JP2010058575A - Bearing device for wheels - Google Patents

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康平 芳野
Isao Hirai
功 平井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bearing device for wheels, capable of increasing the hardness of the periphery of the bearing surface of the hub bolt hole of a flange for mounting wheels being a part desired for strength and fatigue strength under high stress and cyclic stress in a limited manner, and capable of suppressing the degradation of productivity caused by an increase in the number of manufacturing steps. <P>SOLUTION: A parent material part of a hub 14 having the flange for mounting wheels 17 has a standard structure formed through hot forging process from a steel material. A part 30 comprising the bearing surface 18b of the hub bolt hole 18 on the side of the flange 17 for mounting the wheels and the periphery of the bearing surface 18b is made in a non-standard structure. The non-standard structure is obtained by laser hardening. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、乗用車用や貨物車用等の高強度化を図った車輪用軸受装置に関する。   The present invention relates to a bearing device for a wheel that has been improved in strength for passenger cars, freight cars, and the like.

車輪用軸受装置において、ハブの車輪取付用フランジにハブボルトを圧入状態に取付けるハブボルト孔が設けられているものがあり、ホイールおよび制動部品が、前記車輪取付用フランジに重ねられて前記ハブボルトとホイールナットとの締め付けにより取付られる。
車輪取付用フランジのハブボルト孔の周囲の座面は、ボルト頭の密着性を良くするため、つまり締結時の軸力の安定のために、座繰りや旋削加工が施されているものが殆どである。
In some wheel bearing devices, a hub bolt hole for mounting a hub bolt in a press-fit state is provided on a wheel mounting flange of the hub, and the wheel bolt and the wheel nut are overlapped on the wheel mounting flange. It is attached by tightening.
Most of the bearing surface around the hub bolt hole of the wheel mounting flange has been subjected to countersinking or turning in order to improve the adhesion of the bolt head, that is, to stabilize the axial force during fastening. is there.

しかし、軸受の軽量化のために、小型化してくると、旋削加工部周囲や座繰りの隅R部が高応力となり、繰り返し疲労により亀裂が入るなどして耐久性が低下することがある。すなわち、車輪取付用フランジには、車両の急旋回により大きな振幅の撓みが生じて応力が大きくなり、このような大きな応力が、ハブボルト孔座面の旋削部分の周囲や座繰りの隅R部に繰り返し作用する。また、上記繰り返し応力により、座面とボルト頭との接触面に摩耗が生じ、軸力の低下を招く。そのため、ハブボルト孔の座面周辺の強化、および摩耗対策を施すことを試みた。従来、前記ハブボルト孔座面の強化対策ではないが、上記車輪取付用フランジの根元部の疲れ強さの強化対策として、ホイールおよび制動部品を案内するパイロット部との隅R部に、高周波熱処理を施す方法(例えば特許文献1)や、ショットピーニングを行う方法(例えば特許文献2)が提案されており、それらの方法を適用することが考えられる。   However, if the size of the bearing is reduced in order to reduce the weight of the bearing, the periphery of the turning portion and the corner R portion of the countersink become high stress, and the durability may deteriorate due to cracking due to repeated fatigue. That is, the wheel mounting flange undergoes a large amplitude deflection due to a sudden turning of the vehicle, resulting in a large stress, and such a large stress is applied to the periphery of the turning portion of the hub bolt hole seat surface and to the corner R portion of the countersink. It works repeatedly. In addition, the repeated stress causes wear on the contact surface between the seating surface and the bolt head, resulting in a decrease in axial force. Therefore, an attempt was made to strengthen the periphery of the seat surface of the hub bolt hole and to take measures against wear. Conventionally, it is not a measure for strengthening the hub bolt hole seating surface, but as a measure for strengthening the fatigue strength of the root portion of the wheel mounting flange, high-frequency heat treatment is applied to the corner R portion with the pilot portion that guides the wheel and braking parts. A method of applying (for example, Patent Document 1) and a method of performing shot peening (for example, Patent Document 2) have been proposed, and it is conceivable to apply these methods.

上記した高周波熱処理は、処理を施す部分の部品形状によっては採用できない場合がある。例えば、ハブボルト孔の周囲の座面が座繰り加工されている場合、座繰りの隅R部は曲率半径R1.2程度であり、小さなものであることが多い。このような形状の場合、隅R部が十分硬化するように高周波熱処理を行うと、部品の一部が局部的に高温になり過ぎて溶け落ちるなどの問題が生じるため、高周波熱処理を行なえない。   The high-frequency heat treatment described above may not be adopted depending on the part shape of the part to be treated. For example, when the seating surface around the hub bolt hole is countersunk, the corner R portion of the countersink has a curvature radius of about R1.2 and is often small. In the case of such a shape, if the high frequency heat treatment is performed so that the corner R portion is sufficiently hardened, there is a problem that a part of the component becomes locally too hot and melts, so that the high frequency heat treatment cannot be performed.

また、高周波熱処理では、熱ひずみ等によってフランジの振れ精度劣化を生じることがある。また、ショットピーニングでは、前記座面のような凹部を加工する場合、加工に従いメディアが溜まることで加工箇所の表面にメディアが到達せず、メディア除去を行い複数回の加工が必要となることがある。
疲労強度を上げるために、部品全体を調質し、硬度アップをする方法(例えば特許文献3)もあるが、硬度アップにより全体の加工性(例えば、被削性や、加締め加工などの冷間加工性)が低下し、また、ハブボルトの食い込み性低下によるスリップトルクの低下等が生じることがある。
In addition, in the high frequency heat treatment, the deflection accuracy of the flange may be deteriorated due to thermal strain or the like. In shot peening, when processing recesses such as the seating surface, the media accumulates according to the processing, so that the media does not reach the surface of the processing location, and media removal may be required multiple times. is there.
In order to increase the fatigue strength, there is a method of tempering the entire part and increasing the hardness (for example, Patent Document 3). However, the entire workability (for example, machinability and cooling such as caulking) is improved by increasing the hardness. Inter-workability) may decrease, and slip torque may decrease due to a decrease in the biting property of the hub bolt.

そこで、本発明者等は、前記ハブの熱間鍛造の工程中、あるいは工程の最後において、赤熱中のハブの一部(車輪取付用フランジのハブボルト孔座面)を冷媒で冷却し、自己復熱や復熱保持焼戻しすることで、その部分に硬度アップとなる非標準組織を得る方法を提案している(特許文献4)。
特開2004−182127号公報 特開2005−145313号公報 特開2005−003061号公報 特開2007−038899号公報
Therefore, the present inventors cooled a part of the hub (the hub bolt hole seating surface of the wheel mounting flange) that is red hot with a refrigerant during the hot forging process of the hub or at the end of the process. A method has been proposed in which a non-standard structure with increased hardness is obtained by heat and recuperation holding tempering (Patent Document 4).
JP 2004-182127 A JP 2005-145313 A JP-A-2005-003061 JP 2007-038899 A

しかし、鍛造熱を利用する特許文献4に開示の技術の場合、非標準組織としたい部分以外の部分にも飛散した冷媒が及ぶことで、目的としない部分や付近の薄肉部も硬化し、後の旋削加工で削りにくくなるなどの問題が発生する。例えば、薄肉部では30〜35HRCに硬化し、旋削刃具の寿命が低下することが考えられる。   However, in the case of the technique disclosed in Patent Document 4 that uses forging heat, the scattered refrigerant reaches a portion other than the portion that is desired to be a non-standard structure, so that an undesired portion or a thin portion in the vicinity is also cured. Problems such as difficult to cut by turning. For example, it is conceivable that the thin portion hardens to 30 to 35 HRC and the life of the turning blade is reduced.

この発明の目的は、高応力や繰り返し応力に対して、十分な強度や疲れ強さが望まれる部分となる車輪取付用フランジのハブボルト孔の座面周辺を限定的に硬度アップさせることができ、かつ工程増による生産性の低下が抑えられる車輪用軸受装置を提供することである。   The object of the present invention is to increase the hardness of the bearing surface periphery of the hub bolt hole of the wheel mounting flange, which is a part where sufficient strength and fatigue strength are desired for high stress and repeated stress, And it is providing the bearing apparatus for wheels which can suppress the fall of productivity by process increase.

この発明の車輪用軸受装置は、複列の転動体を介して互いに回転自在な内方部材および外方部材を有し、これら内方部材または外方部材の全体または一部を構成する部品に、車輪取付用フランジを有し、この車輪取付用フランジがハブボルトを挿通するハブボルト孔を有する車輪用軸受装置において、
前記車輪取付用フランジを有する部品の母材部分が鋼材の熱間鍛造で得られた標準組織であって、前記車輪取付用フランジの側面における前記ハブボルト孔の座面およびこの座面の周辺が、非標準組織の部分とされ、前記非標準組織が、レーザ焼入れにより得られた組織である。
The wheel bearing device of the present invention has an inner member and an outer member that are rotatable with respect to each other via a double row of rolling elements, and is a component that constitutes all or part of the inner member or the outer member. In the wheel bearing device having a wheel mounting flange, the wheel mounting flange having a hub bolt hole through which the hub bolt is inserted,
The base material portion of the part having the wheel mounting flange is a standard structure obtained by hot forging of steel, and the seat surface of the hub bolt hole on the side surface of the wheel mounting flange and the periphery of the seat surface are The non-standard tissue is a portion obtained by laser quenching.

自動車の旋回時には、車輪取付用フランジに大きな振幅の撓みが繰り返し生じ、この車輪取付用フランジのハブボルト孔の座面の周辺に大きな応力が作用する。特に、ハブボルト孔の周囲に座繰り部を有する場合や、座面が旋削加工面であってその周囲との間に段差等の角が生じている場合は、座繰り部の隅R部や、旋削加工面からなる座面の周囲に大きな応力が繰り返し発生する。   When the automobile turns, a large amplitude flexure is repeatedly generated in the wheel mounting flange, and a large stress acts on the periphery of the seat surface of the hub bolt hole of the wheel mounting flange. In particular, when there is a countersink portion around the hub bolt hole, or when the seating surface is a turning surface and a corner such as a step is formed between it and the periphery, the corner R portion of the countersink portion, A large stress is repeatedly generated around the seating surface composed of the turning surface.

この構成によると、ハブボルト座面およびその周辺を非標準組織の部分としているため、これらの部分は、標準組織からなる母材部分に比べて組織が微細であり、また硬度が同等以上のものとなる。このような組織微細化や硬度アップにより、非標準組織とされたハブボルト孔の座面およびその周辺の強度や疲れ強さが向上し、通常の標準組織のみからなる車輪取付用フランジに比べて、高い応力振幅に耐え、長寿命化できる。つまり、車輪取付用フランジのハブボルト孔の座面の周辺に亀裂が発生することが抑制され、亀裂発生→車輪取付用フランジの変位増加→車両の振動増加→車輪用軸受装置の損傷、という作用が抑えられ、長寿命化される。そのため、通常の標準組織の車輪用軸受装置に比べて、小型化、および軽量化が図れる。したがって、車輪用軸受装置の製品製作の投入重量が削減されて、コストの削減が図れ、安価に提供することが可能となる。また、車輪用軸受装置が軽量となるため、自動車の軽量化が図れ、燃費の改善が可能となる。   According to this configuration, since the hub bolt seating surface and the periphery thereof are portions of non-standard structure, these portions are finer in structure than those of the base material made of standard structure and have a hardness equal to or higher than that. Become. By such refinement and hardness improvement, the strength and fatigue strength of the hub bolt hole seat surface and its surroundings, which are considered as non-standard structure, are improved, compared with the wheel mounting flange consisting only of the normal standard structure, Withstands high stress amplitude and can extend the service life. In other words, cracks are suppressed from occurring around the seat surface of the hub bolt hole of the wheel mounting flange, and the action of crack generation → increased displacement of the wheel mounting flange → increased vehicle vibration → damaged wheel bearing device It is suppressed and the service life is extended. Therefore, it can be reduced in size and weight as compared with a wheel bearing device having a normal standard structure. Accordingly, the input weight for manufacturing the wheel bearing device can be reduced, the cost can be reduced, and it can be provided at a low cost. Further, since the wheel bearing device is light, the weight of the automobile can be reduced, and the fuel consumption can be improved.

前記非標準組織の部分は、特に、レーザ焼入れにより得られるため、座繰り部の隅R部や、座面の角部が高温になり過ぎることを未然に防止し、これら隅R部、角部が溶け落ちる等の問題を解消し得る。また、車輪取付用フランジのうち目的の箇所であるハブボルト座面およびその周辺だけを、レーザ焼入れにより限定的に熱処理し、硬度アップすることができるため、車輪取付用フランジの振れ精度等を高精度に維持することが可能となる。また、ハブボルト孔が硬化することでハブボルトのセレーションが食い込まず、ハブボルトのスリップトルクが低下してホイールナット締付時にハブボルトがスリップし、締付け・取外しができなくなることもない。車輪取付用フランジを有する部品全体のうち、ハブボルト孔の座面およびその周辺以外の大部分は硬化せず、熱処理後の研削加工等を容易に且つ迅速に行うことができる。それ故、従来のものより、加工工数の低減を図り、製品1個あたりのサイクルタイムの向上を図ることが可能となる。換言すれば、従来のものより、工程増による生産性の低下を抑えることができる。また、研削砥石等の寿命を延ばし、製造コストの低減を図ることができる。   Since the non-standard structure portion is obtained by laser quenching in particular, the corner R portion of the countersink portion and the corner portion of the seat surface are prevented from becoming too hot, and the corner R portion and the corner portion are prevented. Can solve problems such as melting away. Also, only the hub bolt seating surface, which is the target part of the wheel mounting flange, and its periphery can be heat-treated by laser quenching to increase the hardness. Can be maintained. Further, since the hub bolt hole is hardened, the serration of the hub bolt does not penetrate, the slip torque of the hub bolt is reduced, and the hub bolt does not slip when the wheel nut is tightened, so that tightening / removing cannot be performed. Of the entire part having the wheel mounting flange, most of the parts other than the seat surface of the hub bolt hole and its periphery are not hardened, and grinding processing after the heat treatment can be easily and quickly performed. Therefore, the number of processing steps can be reduced and the cycle time per product can be improved as compared with the conventional one. In other words, it is possible to suppress a decrease in productivity due to an increase in the number of processes compared to the conventional one. In addition, the life of a grinding wheel or the like can be extended, and the manufacturing cost can be reduced.

レーザ焼入れにより得られた組織である非標準組織が、微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの2種類以上の混合組織であっても良い。
上記微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの2種類以上の混合組織等の非標準組織の部分は、標準組織からなる母材部分に比べて組織が微細であり、また硬度が同等以上のものとなる。このような組織微細化や硬度アップにより、非標準組織の部分の疲れ強さが向上し、通常の標準組織のみからなる車輪取付用フランジに比べて、高い応力振幅に耐え、つまり高強度化され、長寿命化できる。そのため、通常の標準組織の車輪用軸受装置に比べて、小型化、および軽量化が図れる。したがって、車輪用軸受装置の製品製作の投入重量が削減されて、コストの削減が図れ、安価に提供することが可能となる。また、車輪用軸受装置が軽量となるため、自動車の軽量化が図れ、燃費の改善が可能となる。
The non-standard structure, which is a structure obtained by laser quenching, is one of a fine ferrite / pearlite structure, an upper bainite structure, a lower bainite structure, a tempered martensite structure, or at least two of these structures It may be a mixed tissue.
Any of the above-mentioned fine ferrite / pearlite structure, upper bainite structure, lower bainite structure, tempered martensite structure, or at least a non-standard structure such as a mixed structure of two or more of these structures is standard. Compared with the base material portion made of the structure, the structure is fine and the hardness is equal to or higher than that. Such refinement and increased hardness improve the fatigue strength of the non-standard structure part, and withstand higher stress amplitude, that is, higher strength than the wheel mounting flange made of only the standard structure. Can extend the life. Therefore, it can be reduced in size and weight as compared with a wheel bearing device having a normal standard structure. Therefore, the input weight for manufacturing the wheel bearing device can be reduced, the cost can be reduced, and it can be provided at a low cost. Further, since the wheel bearing device is light, the weight of the automobile can be reduced, and the fuel consumption can be improved.

前記車輪取付用フランジの側面における前記ハブボルト孔の周囲に、前記座面を構成する座繰り部を有しても良い。また、前記車輪取付用フランジの側面における前記ハブボルト孔の座面が旋削加工面であっても良い。これらの場合、座繰り部の隅R部や、旋削加工面からなる座面の周囲に大きな応力が繰り返し発生するが、座面およびその周辺をレーザ焼入れにより非標準組織の部分としているため、この非標準組織の部分は、標準組織からなる母材部分に比べて微細であり、また硬度が同等以上のものとなる。   You may have the counterbore part which comprises the said seat surface around the said hub bolt hole in the side surface of the said flange for wheel attachment. The seat surface of the hub bolt hole on the side surface of the wheel mounting flange may be a turning surface. In these cases, a large stress is repeatedly generated around the corner R portion of the countersink portion and the seating surface formed of the turning surface. However, since the seating surface and its periphery are made into a non-standard structure portion by laser quenching, The portion of the non-standard structure is finer than the base material portion made of the standard structure and has a hardness equal to or higher than that of the base material.

前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブと、このハブの軸部の外周に嵌合した内輪とでなる車輪用軸受装置であっても良い。この場合のハブは、例えば複列軸受からなる軸受の完成品とは独立した部品のハブであっても良く、また転動体の軌道面が形成されて複列軸受の一部を構成するものであっても良い。また、外方部材が、車輪取付用フランジを有する外輪回転型車輪用軸受装置であっても良い。   The inner member may be a wheel bearing device including a hub having a wheel mounting flange and an inner ring fitted to the outer periphery of the shaft portion of the hub. The hub in this case may be, for example, a hub that is independent of the finished product of the double-row bearing, and forms a raceway surface of the rolling element to constitute a part of the double-row bearing. There may be. Further, the outer member may be an outer ring rotating type wheel bearing device having a wheel mounting flange.

前記非標準組織の部分の硬度が20HRC以上40HRC以下であり、母材部分の硬度が13HRC以上25HRC以下であっても良い。非標準組織の部分の硬度を20HRC以上40HRC以下とした場合は、靱性が優れたものとなる。この場合、高温焼戻しにより、非標準組織の部分の硬度が20HRC以上40HRC以下となるようにする。
前記非標準組織の硬度が40HRC以上であり、母材部分の標準組織の硬度が13HRC以上25HRC以下であっても良い。非標準組織の硬度が40HRC以上とした場合、剛性等の強度、および疲れ強さを向上させることができる。
なお、非標準組織の硬度が20HRC未満であると、強度および疲れ強さが不足し、20HRC以上40HRC以下の範囲では、靱性が優れるが、40HRCを超える場合に比べて、剛性等の強度および疲れ強さは劣る。
The hardness of the part of the non-standard structure may be 20 HRC or more and 40 HRC or less, and the hardness of the base material part may be 13 HRC or more and 25 HRC or less. When the hardness of the portion of the non-standard structure is 20 HRC or more and 40 HRC or less, the toughness is excellent. In this case, the hardness of the portion of the non-standard structure is set to 20 HRC or more and 40 HRC or less by high temperature tempering.
The hardness of the non-standard structure may be 40 HRC or more, and the hardness of the standard structure of the base material portion may be 13 HRC or more and 25 HRC or less. When the hardness of the non-standard structure is 40 HRC or more, strength such as rigidity and fatigue strength can be improved.
In addition, if the hardness of the non-standard structure is less than 20 HRC, the strength and fatigue strength are insufficient, and the toughness is excellent in the range of 20 HRC or more and 40 HRC or less, but the strength and fatigue such as rigidity are higher than those in the case of exceeding 40 HRC. The strength is inferior.

前記非標準組織の深さは、0.1mm以上1.5mm以下とするのが良い。0.1mm以下の場合では非標準組織が薄すぎ、効果が見込めない。また、1.5mm以上とすると、深く非標準組織を得るにはレーザ照射時間が長くなるため、照射範囲以外の部分も加熱され、照射後に照射範囲が急冷されにくくなり、硬度低下や組織の悪化、車輪取付フランジの振れ等の精度悪化、等の問題が生じやすくなる。   The depth of the non-standard tissue is preferably 0.1 mm or more and 1.5 mm or less. In the case of 0.1 mm or less, the non-standard structure is too thin and the effect cannot be expected. Further, if the thickness is 1.5 mm or more, the laser irradiation time is long to obtain a deep non-standard structure. Therefore, the part other than the irradiation range is heated, and the irradiation range is less likely to be rapidly cooled after the irradiation. Problems such as deterioration in accuracy such as runout of the wheel mounting flange are likely to occur.

レーザ焼入れにより得られた組織である非標準組織が、YAGレーザ光を使用した焼入れにより得られた組織であっても良い。YAGレーザ光によると、レーザ光の波長を短いものとできて、浸透性に優れ、被加工物深く加工することができる。
また、レーザ焼入れにより得られた組織である非標準組織が、半導体レーザ光を使用した焼入れにより得られた組織であっても良い。半導体レーザは、エネルギー変換効率が高いため大規模な冷却機構が不要であること、ミラー系が不要であること等の理由から、装置を小型化できる。さらに、半導体レーザ光の波長は可視光であるため、加工面での反射率が低く、低出力でもレーザ加工が可能となる利点もある。また、レーザ光の強度分布を矩形状とできるため、大面積の焼入れを効率よく行うことができる。それ故、前記YAGレーザ光や赤外線レーザ光を用いるものよりも、被加工物1個あたりのレーザ焼入れに要する時間短縮を、さらに図ることが可能となり、工数低減を図ることが可能となる。しかも、YAGレーザ光等よりもレーザ出力の低減を図ることができるため、エネルギーコストの低減を図ることができる。また、非標準組織が、半導体レーザ光を使用した焼入れにより得られた組織である場合、レーザ光の吸収を上げるための吸収剤を被加工物に塗布する必要がなくなり、その分、工数低減を図ることが可能となる。なお、半導体レーザと共にミラー系を用いてレーザ焼入れすることも可能である。
The non-standard structure which is a structure obtained by laser quenching may be a structure obtained by quenching using YAG laser light. According to the YAG laser beam, the wavelength of the laser beam can be shortened, the permeability is excellent, and the workpiece can be processed deeply.
Further, the non-standard structure that is a structure obtained by laser quenching may be a structure obtained by quenching using a semiconductor laser beam. Since the semiconductor laser has high energy conversion efficiency, a large-scale cooling mechanism is unnecessary, and a mirror system is not required. Further, since the wavelength of the semiconductor laser light is visible light, there is an advantage that the laser processing is possible even at a low output since the reflectance on the processing surface is low. In addition, since the intensity distribution of the laser beam can be rectangular, large area quenching can be performed efficiently. Therefore, it is possible to further shorten the time required for laser quenching per workpiece, and to reduce the number of man-hours, as compared with the case using the YAG laser beam or the infrared laser beam. In addition, since the laser output can be reduced as compared with YAG laser light or the like, the energy cost can be reduced. In addition, when the non-standard structure is a structure obtained by quenching using a semiconductor laser beam, it is not necessary to apply an absorbent for increasing the absorption of the laser beam to the workpiece, thereby reducing the man-hour. It becomes possible to plan. It is also possible to perform laser hardening using a mirror system together with a semiconductor laser.

この発明の車輪用軸受装置は、複列の転動体を介して互いに回転自在な内方部材および外方部材を有し、これら内方部材または外方部材の全体または一部を構成する部品に、車輪取付用フランジを有し、この車輪取付用フランジがハブボルトを挿通するハブボルト孔を有する車輪用軸受装置において、
前記車輪取付用フランジを有する部品の母材部分が鋼材の熱間鍛造で得られた標準組織であって、前記車輪取付用フランジの側面における前記ハブボルト孔の座面およびこの座面の周辺が、非標準組織の部分とされ、前記非標準組織が、レーザ焼入れにより得られた組織であるため、高応力や繰り返し応力に対して、強度や疲れ強さが望まれる部分となる車輪取付用フランジのハブボルト孔の座面周辺を限定的に硬度アップさせることができ、かつ工程増による生産性の低下が抑えられる。
The wheel bearing device of the present invention has an inner member and an outer member that are rotatable with respect to each other via a double row of rolling elements, and is a component that constitutes all or part of the inner member or the outer member. In the wheel bearing device having a wheel mounting flange, the wheel mounting flange having a hub bolt hole through which the hub bolt is inserted,
The base material portion of the part having the wheel mounting flange is a standard structure obtained by hot forging of steel, and the seat surface of the hub bolt hole on the side surface of the wheel mounting flange and the periphery of the seat surface are Since the non-standard structure is a part obtained by laser quenching, the wheel mounting flange is a part where strength and fatigue strength are desired for high stress and repeated stress. The hardness of the periphery of the seat surface of the hub bolt hole can be increased to a limited extent, and a decrease in productivity due to an increase in processes can be suppressed.

この発明の第1の実施形態を図1ないし図3と共に説明する。図1は車輪用軸受装置の一例を示しており、この例は第3世代型の従動輪支持用に適用するものである。この車輪用軸受装置は、複列の転動体3を介して互いに回転自在な内方部材1および外方部材2を有し、転動体3は各列毎に保持器4により保持されている。ここで言う複列とは、2列以上のことを言い、3列以上であっても良いが、図示の例では2列とされている。内方部材1および外方部材2は、それぞれ複列の軌道面6、7および軌道面8、9を有している。この車輪用軸受装置は、複列アンギュラ玉軸受型とされていて、転動体3はボールからなり、軌道面6、7は、接触角が外向きとなるように形成されている。内方部材1と外方部材2との間の軸受空間の両端は、シール10、11により密封されている。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an example of a wheel bearing device, and this example is applied to support a third generation driven wheel. This wheel bearing device has an inner member 1 and an outer member 2 that are rotatable with respect to each other via a double row of rolling elements 3, and the rolling elements 3 are held by a cage 4 for each row. The term “double row” as used herein refers to two or more rows and may be three or more rows, but in the illustrated example, it is two rows. The inner member 1 and the outer member 2 have double-row raceway surfaces 6 and 7 and raceway surfaces 8 and 9, respectively. This wheel bearing device is a double-row angular contact ball bearing type, the rolling elements 3 are made of balls, and the raceway surfaces 6 and 7 are formed so that the contact angles are outward. Both ends of the bearing space between the inner member 1 and the outer member 2 are sealed with seals 10 and 11.

外方部材2は、全体が一体の一つの部品からなり、幅方向の任意の位置に車体取付用フランジ12が設けられている。外方部材2の車体取付用フランジ12よりもインボード側の外径面部分は、車体の懸架装置となるナックル(図示せず)が嵌合する面となる。なお、この明細書で、車体に取付けた状態で車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側(図1の左側)と呼び、車幅方向の中央寄りとなる側をインボード側(図1の右側)と呼ぶ。車体取付用フランジ12の円周方向の複数箇所には、ボルト挿通孔またはねじ孔からなる車体取付孔13が設けられている。外方部材2の素材は、例えばS53C等のC量が0.4wt%以上0.8wt%以下の炭素鋼である。ただし、素材となる鋼材はS53Cに限定されるものではない。   The outer member 2 is composed of a single integral part, and a vehicle body mounting flange 12 is provided at an arbitrary position in the width direction. The outer diameter surface portion of the outer member 2 closer to the inboard side than the vehicle body mounting flange 12 is a surface to which a knuckle (not shown) serving as a suspension device of the vehicle body is fitted. In this specification, the side closer to the outside in the vehicle width direction when attached to the vehicle body is referred to as the outboard side (left side in FIG. 1), and the side closer to the center in the vehicle width direction is referred to as the inboard side (see FIG. 1 right side). At a plurality of locations in the circumferential direction of the vehicle body mounting flange 12, vehicle body mounting holes 13 including bolt insertion holes or screw holes are provided. The material of the outer member 2 is, for example, carbon steel having a C content of 0.4 wt% or more and 0.8 wt% or less, such as S53C. However, the steel material used as a raw material is not limited to S53C.

内方部材1は、ハブ14と、このハブ14の軸部14aのインボード側端の外周に嵌合した内輪15との2つの部品で構成される。これらハブ14および内輪15に、内方部材1側の上記各軌道面6、7がそれぞれ形成されている。ハブ14の軸部14aの外周におけるインボード側端には、段差を持って小径となる内輪嵌合面16が設けられ、この内輪嵌合面16に内輪15がシメシロを有した状態で圧入嵌合している。内輪15は、ハブ14の軸部14aのインボード側端を外径側へ加締めた加締部14bによって、ハブ14に対して軸方向に固定されている。内輪15の素材は、例えばSUJ2等の高炭素クロム軸受鋼である。ただし、素材となる鋼材はSUJ2に限定されるものではない。   The inner member 1 is composed of two parts, a hub 14 and an inner ring 15 fitted to the outer periphery of the inboard side end of the shaft portion 14a of the hub 14. The hub 14 and the inner ring 15 are formed with the raceway surfaces 6 and 7 on the inner member 1 side, respectively. An inner ring fitting surface 16 having a step and a small diameter is provided on the inboard side end on the outer periphery of the shaft portion 14a of the hub 14, and the inner ring 15 is press-fitted to the inner ring fitting surface 16 with a squeeze. Match. The inner ring 15 is fixed in the axial direction with respect to the hub 14 by a caulking portion 14b obtained by caulking the inboard side end of the shaft portion 14a of the hub 14 to the outer diameter side. The material of the inner ring 15 is, for example, high carbon chrome bearing steel such as SUJ2. However, the steel material used as a raw material is not limited to SUJ2.

ハブ14は、軸部14aのアウトボード側端の外周に車輪取付用フランジ17を有しており、この車輪取付用フランジ17の円周方向複数箇所に設けられた各ハブボルト孔18に、ハブボルト19が圧入状態に取付けられている。ハブボルト孔18には、車輪取付用フランジ17のインボード側に座繰り部18aが設けられ、その座繰り部18aの底面がハブボルト19の頭部19aを接触させる座面18bとなる。座繰り部18aを設ける代わりに、座面18bを旋削加工面としても良い。   The hub 14 has wheel mounting flanges 17 on the outer periphery of the end of the outboard side of the shaft portion 14a, and hub bolts 19 are inserted into the hub bolt holes 18 provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the wheel mounting flanges 17. Is installed in the press-fit state. The hub bolt hole 18 is provided with a countersink portion 18a on the inboard side of the wheel mounting flange 17, and the bottom surface of the countersink portion 18a serves as a seat surface 18b with which the head 19a of the hub bolt 19 is brought into contact. Instead of providing the counterbore 18a, the seat surface 18b may be a turning surface.

ハブ14の車輪取付用フランジ17の根元部からは、ハブ14と同心の円環状のパイロット部20が突出している。パイロット部20は、車輪取付用フランジ17のアウトボード側の側面に重ねて取付けられるブレーキディスクを案内する部分となるブレーキパイロット20aと、このブレーキパイロット20aよりもアウトボード側に突出するホイールパイロット20bとからなる。なお、パイロット部20は、円周方向複数箇所に切欠が設けられて複数個に分割されたものであっても良い。   An annular pilot portion 20 concentric with the hub 14 protrudes from the base portion of the wheel mounting flange 17 of the hub 14. The pilot portion 20 includes a brake pilot 20a serving as a portion for guiding a brake disc that is attached to the side surface on the outboard side of the wheel mounting flange 17, and a wheel pilot 20b that protrudes further to the outboard side than the brake pilot 20a. Consists of. The pilot unit 20 may be divided into a plurality of portions provided with notches at a plurality of locations in the circumferential direction.

内方部材1を構成する部品であるハブ14、内輪15、および外方部材2は、いずれも鋼材の熱間鍛造品であり、このうち、図2に示すように、ハブ14の車輪取付用フランジ17のハブボルト孔18の座面18bおよびその周辺部における表面が、非標準組織の部分30とされている。座繰り部18aを設けた場合は、その座面18bとなる座繰り部底面と座繰り部周壁との隅R部においても、非標準組織の部分30とする。ハブ14の母材部分は標準組織である。非標準組織部分30の非標準組織は、レーザ焼入れにより得た組織であり、例えば、微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの2種類以上の混合組織とされる。なお、後の各実施形態においても、非標準組織の部分30は、特に説明しない場合においても、レーザ焼入れすることで得られた組織である。   The hub 14, the inner ring 15, and the outer member 2 which are parts constituting the inner member 1 are all hot forged products of steel, and among these, as shown in FIG. The seating surface 18b of the hub bolt hole 18 of the flange 17 and the surface at the periphery thereof are formed as a non-standard tissue portion 30. In the case where the countersink portion 18a is provided, the non-standard tissue portion 30 is also formed at the corner R portion between the bottom surface of the countersink portion and the peripheral wall of the countersink portion as the seat surface 18b. The base material portion of the hub 14 has a standard structure. The non-standard structure of the non-standard structure portion 30 is a structure obtained by laser quenching, for example, any one of fine ferrite / pearlite structure, upper bainite structure, lower bainite structure, tempered martensite structure, or at least these. It is assumed that two or more types of mixed tissues are mixed. In each of the following embodiments, the non-standard tissue portion 30 is a tissue obtained by laser hardening even when not specifically described.

ハブ14の製造工程は、例えば、鍛造→旋削→レーザ焼入れ→軌道面等高周波焼入れ→焼戻し→研削→組立の順序で行なわれる。
すなわち、ハブ14の素材は熱間鍛造により鍛造仕上がり品とされ、この鍛造仕上がり品に座繰り加工を含む旋削加工が施される。この旋削加工が施された車輪取付用フランジ17の側面における、ハブボルト孔18の座面18bおよびその周辺部における表面が、レーザ焼入れにより硬化される。前記素材となる鋼材は、例えばS53C等のC量が0.4wt%以上0.8wt%以下の炭素鋼である。ただし、素材となる鋼材はS53Cに限定されるものではない。
The manufacturing process of the hub 14 is performed, for example, in the order of forging → turning → laser quenching → high frequency quenching of the raceway surface → tempering → grinding → assembly.
That is, the material of the hub 14 is made into a forged finished product by hot forging, and the forged finished product is subjected to turning processing including countersink machining. The surface of the seat surface 18b of the hub bolt hole 18 and the periphery thereof on the side surface of the wheel mounting flange 17 subjected to the turning process is hardened by laser hardening. The steel material used as the material is carbon steel having a C content of 0.4 wt% or more and 0.8 wt% or less, such as S53C. However, the steel material used as a raw material is not limited to S53C.

図3に示すように、レーザ焼入れは、高エネルギーのレーザ光を硬化させたい箇所に照射し、加熱後自己急冷することで、対象箇所の表層を焼入れ硬化するものである。ここでは、レーザ光としてYAGレーザ光が使用され、その出力、デフォーカス量L1、送り速度、発振形態を調整することで、加工面表層を溶融させることなく硬化させるようにしている。レーザ光の前記発振形態としては、レーザ光を連続的に発振させる方式と、レーザ光を断続的に発振させる方式とがある。前記デフォーカス量L1は、硬化対象箇所の表面S1に集光レンズの焦点f1を一旦合わせ、その硬化対象箇所の表面S1から、YAGレーザ発振器のレーザヘッドノズルLNを離間させる値である。このようにレーザヘッドノズルLNを硬化対象箇所から離間させて、レンズ等で集光したレーザ光を、焦点f1をやや外して硬化対象箇所の表面S1に照射している。この場合、レーザ光の焦点f1で表面S1に照射させる場合に比べて、硬化対象箇所の表面S1におけるレーザ光のスポット径が大きくなり、硬化対象箇所の比較的広い面に略均一に入熱させることができる。それ故、被加工物1個あたりのレーザ焼入れに要する時間短縮を図り、工数低減を図ることが可能となる。   As shown in FIG. 3, laser quenching involves quenching and curing the surface layer of a target location by irradiating a location where a high energy laser beam is desired to be cured, and self-quenching after heating. Here, a YAG laser beam is used as the laser beam, and the surface layer on the processed surface is cured without being melted by adjusting its output, defocus amount L1, feed speed, and oscillation mode. As the oscillation form of the laser light, there are a system for continuously oscillating the laser light and a system for intermittently oscillating the laser light. The defocus amount L1 is a value that once focuses the focal point f1 of the condenser lens on the surface S1 of the curing target location, and separates the laser head nozzle LN of the YAG laser oscillator from the surface S1 of the curing target location. In this way, the laser head nozzle LN is separated from the portion to be cured, and the laser light condensed by the lens or the like is irradiated on the surface S1 of the portion to be cured with the focus f1 slightly removed. In this case, the spot diameter of the laser beam on the surface S1 of the portion to be cured becomes larger than when the surface S1 is irradiated with the focal point f1 of the laser beam, and heat is applied substantially uniformly to a relatively wide surface of the portion to be cured. be able to. Therefore, the time required for laser quenching per workpiece can be shortened, and the number of man-hours can be reduced.

YAGレーザ光を使用する場合、レーザ光の波長を、例えば1.06μmと短いものとできて、浸透性に優れ、被加工物深く加工することができる。ただし、レーザ光の波長は1.06μmに限定されるものではない。また、YAGレーザ発振器により生成されたレーザ光を図示外の光ファイバケーブルによって、レーザヘッドノズルLNに誘導しても良い。この場合において、レーザヘッドノズルLNを進行方向L2に対して所定角度α(αは例えば5度)つけた状態に配置することが望ましい。この場合、光ファイバケーブルから出射したレーザ光が金属表面で反射し、反射光が前記光ファイバケーブルに再入射することを防止することができる。したがって、光ファイバケーブルを保護することが可能となる。   When YAG laser light is used, the wavelength of the laser light can be as short as 1.06 μm, for example, and it has excellent permeability and can be processed deeply. However, the wavelength of the laser beam is not limited to 1.06 μm. Further, the laser beam generated by the YAG laser oscillator may be guided to the laser head nozzle LN by an optical fiber cable (not shown). In this case, it is desirable to arrange the laser head nozzle LN at a predetermined angle α (α is, for example, 5 degrees) with respect to the traveling direction L2. In this case, it is possible to prevent the laser light emitted from the optical fiber cable from being reflected by the metal surface and the reflected light from reentering the optical fiber cable. Therefore, the optical fiber cable can be protected.

また、レーザ光の送り速度を調整する際、例えば、前記レーザヘッドノズルLNを図示外のロボットアームの先端に取付けても良い。このロボットアームを硬化対象箇所に対して相対的に移動させてこの移動速度を調整することが可能である。なお、固定式のレーザヘッドノズルLNに対して、被加工物を相対的に移動させてレーザ焼入れしても良い。前記YAGレーザの代替手段として半導体レーザを適用することも可能である。半導体レーザ光を使用する場合は、レーザ光の波長として例えば808nmのものを使用することができる。   Further, when adjusting the laser beam feeding speed, for example, the laser head nozzle LN may be attached to the tip of a robot arm (not shown). The moving speed can be adjusted by moving the robot arm relative to the portion to be cured. Note that laser hardening may be performed by moving the workpiece relative to the fixed laser head nozzle LN. It is also possible to apply a semiconductor laser as an alternative to the YAG laser. When using a semiconductor laser beam, a laser beam having a wavelength of, for example, 808 nm can be used.

このレーザ焼入れでは、前記車輪取付用フランジ17の側面における、ハブボルト孔18の座面18bおよびその周辺部の強度および疲れ強さを向上させる場合は、硬化範囲(非標準組織部分30)の表面硬度が40HRC以上となるようにされる。靱性が必要となる場合は、軌道面等の高周波焼入れの前に高温焼戻しを行い硬化範囲の表面硬度が20HRC以上40HRC以下となるようにするのが望ましい。なお、ハブ14の母材部分は標準組織部分であり、この母材部分の硬度は13HRC以上25HRC以下とされる。非標準組織の硬度が20HRC未満であると、強度および疲れ強さが不足し、20HRC以上40HRC以下の範囲では、靱性が優れるが、40HRCを超える場合に比べて、剛性等の強度および疲れ強さは劣る。
但し、ハブボルト孔18の座面18bおよびその周辺部をレーザ焼入れする場合においても、ハブボルト19のスリップトルク低下を防ぐために、ハブボルト穴18におけるハブボルト19のセレーション嵌合部の硬度が25HRC以下となるように、非標準組織部分30の範囲を調整する。
この後、軌道面6や内輪嵌合面16、シール10の接触面等の高周波焼入れが行なわれ、焼戻しされる。この後、軌道面6等の研削が行なわれ、研削の完了したハブ14が車輪用軸受装置に組み立てられる。
In this laser hardening, when the strength and fatigue strength of the seating surface 18b of the hub bolt hole 18 and its peripheral portion on the side surface of the wheel mounting flange 17 are improved, the surface hardness in the hardening range (non-standard tissue portion 30). Is set to be 40 HRC or more. When toughness is required, it is desirable to perform high-temperature tempering prior to induction hardening of the raceway surface or the like so that the surface hardness in the hardening range is 20 HRC or more and 40 HRC or less. The base material portion of the hub 14 is a standard structure portion, and the hardness of the base material portion is 13 HRC or more and 25 HRC or less. When the hardness of the non-standard structure is less than 20 HRC, the strength and fatigue strength are insufficient, and the toughness is excellent in the range of 20 HRC or more and 40 HRC or less. Is inferior.
However, even when the seating surface 18b of the hub bolt hole 18 and its peripheral portion are laser-quenched, the hardness of the serration fitting portion of the hub bolt 19 in the hub bolt hole 18 is 25HRC or less in order to prevent slip torque reduction of the hub bolt 19. In addition, the range of the non-standard tissue portion 30 is adjusted.
Thereafter, induction hardening is performed on the raceway surface 6, the inner ring fitting surface 16, the contact surface of the seal 10, etc., and tempering is performed. Thereafter, the raceway surface 6 and the like are ground, and the hub 14 that has been ground is assembled to the wheel bearing device.

上記ハブ14の製造工程において、レーザ焼入れと高周波焼入れの順序は逆であっても良い。特に、ハブ14におけるシール10の接触面とハブボルト孔18の座面18bの距離が近いものでは、軌道面6等の高周波焼入れの後にレーザ焼入れを行うのが良い。シール接触面とハブボルト孔18の座面18bの距離が近い場合、ハブボルト孔18の座面18bおよびその周辺部へのレーザ焼入れを先に行うと、後に行なうシール接触面の高周波焼入れによる熱がレーザ焼入れ部を高温で焼戻すこととなり、レーザ焼入れ部の硬度が低下することとなる。そのため、熱影響範囲の広い高周波焼入れを先に行い、熱影響範囲の狭いレーザ焼入れを後に行うことで、レーザ焼入れ部(ハブボルト孔18の座面18bおよびその周辺部)の硬度を確保することができる。また、焼戻しは、ハブ14を加熱炉に入れて全体加熱を行うものであっても、高周波加熱によるものであっても、出力、デフォーカス量、送り速度を調整したレーザ光による加熱で部分的に焼戻しするものであっても良い。   In the manufacturing process of the hub 14, the order of laser hardening and induction hardening may be reversed. In particular, when the distance between the contact surface of the seal 10 in the hub 14 and the seating surface 18b of the hub bolt hole 18 is short, it is preferable to perform laser hardening after induction hardening of the raceway surface 6 and the like. When the distance between the seal contact surface and the seat surface 18b of the hub bolt hole 18 is short, if the laser quenching is performed on the seat surface 18b of the hub bolt hole 18 and its peripheral portion first, the heat generated by the induction hardening of the seal contact surface to be performed later is caused by the laser. The hardened part is tempered at a high temperature, and the hardness of the laser hardened part is lowered. Therefore, it is possible to ensure the hardness of the laser-quenched portion (the seat surface 18b of the hub bolt hole 18 and its peripheral portion) by first performing induction hardening with a wide heat-affected range and then performing laser quenching with a narrow heat-affected range. it can. Tempering is performed by heating with a laser beam whose output, defocus amount, and feed rate are adjusted, whether the hub 14 is put into a heating furnace for overall heating or high-frequency heating. It may be tempered.

この構成の車輪用軸受装置によると、次の作用効果が得られる。
自動車の旋回時には、車輪取付用フランジ17に大きな振幅の撓みが繰り返し生じ、この車輪取付用フランジ17のハブボルト孔18の座面18bの周辺に大きな応力が作用する。特に、ハブボルト孔18の周囲に座繰り部18aを有する場合や、座面18bが旋削加工面であってその周囲との間に段差等の角が生じている場合は、座繰り部18aの隅R部や、旋削加工面からなる座面18bの周囲に大きな応力が繰り返し発生する。
しかし、座面18bおよびその周辺を非標準組織の部分30としており、この非標準組織とした上記微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの2種類以上の混合組織の非標準組織の部分30は、標準組織からなる母材部分に比べて組織が微細であり、また硬度が同等以上のものとなる。
According to the wheel bearing device of this configuration, the following effects can be obtained.
When the automobile turns, a large amplitude flexure is repeatedly generated in the wheel mounting flange 17, and a large stress acts on the periphery of the seat surface 18 b of the hub bolt hole 18 of the wheel mounting flange 17. In particular, when the counterbored portion 18a is provided around the hub bolt hole 18, or when the seating surface 18b is a turning surface and a corner such as a step is formed between it and the periphery, the corner of the counterbored portion 18a is formed. A large stress is repeatedly generated around the R portion and the seating surface 18b made of a turning surface.
However, the seating surface 18b and the periphery thereof are the non-standard structure portion 30, and any one of the fine ferrite / pearlite structure, the upper bainite structure, the lower bainite structure, and the tempered martensite structure, which is the non-standard structure, Alternatively, at least the non-standard tissue portion 30 of the mixed tissue of at least two of these tissues has a finer structure and a hardness equal to or higher than that of the base material portion made of the standard structure.

このような組織微細化や硬度アップにより、非標準組織とされたハブボルト孔18の座面18bおよびその周辺の強度や疲れ強さが向上し、通常の標準組織のみからなる車輪取付用フランジ17に比べて、高い応力振幅に耐え、長寿命化できる。つまり、車輪取付用フランジ17のハブボルト孔18の座面18bの周辺に亀裂が発生することが抑制され、亀裂発生→車輪取付用フランジ17の変位増加→車両の振動増加→車輪用軸受装置の損傷、という作用が抑えられ、長寿命化される。そのため、通常の標準組織の車輪用軸受装置に比べて、小型化、および軽量化が図れる。したがって、車輪用軸受装置の製品製作の投入重量が削減されて、コストの削減が図れ、安価に提供することが可能となる。また、車輪用軸受装置が軽量となるため、自動車の軽量化が図れ、燃費の改善が可能となる。
更に、座面18bが非標準組織とされて硬度が高くなっているため、摩耗が軽減され、座面18bの摩耗によるハブボルト19の軸力の低下が抑制される。
Such refinement of the structure and increase in the hardness improve the strength and fatigue strength of the bearing surface 18b of the hub bolt hole 18 and its surroundings, which are non-standard structure, and the wheel mounting flange 17 consisting of only the normal standard structure is obtained. In comparison, it can withstand a high stress amplitude and extend its life. That is, cracks are suppressed from occurring around the seating surface 18b of the hub bolt hole 18 of the wheel mounting flange 17, crack generation → increased displacement of the wheel mounting flange 17 → increase in vehicle vibration → damage of the wheel bearing device. , And the life is extended. Therefore, it can be reduced in size and weight as compared with a wheel bearing device having a normal standard structure. Therefore, the input weight for manufacturing the wheel bearing device can be reduced, the cost can be reduced, and it can be provided at a low cost. Further, since the wheel bearing device is light, the weight of the automobile can be reduced, and the fuel consumption can be improved.
Furthermore, since the seat surface 18b has a non-standard structure and has a high hardness, wear is reduced, and a reduction in the axial force of the hub bolt 19 due to wear of the seat surface 18b is suppressed.

前記非標準組織の部分30は、特に、レーザ焼入れにより得られる。非標準組織の部分が従来の高周波熱処理により得られたものであると、座繰り部18aの隅R部や、座面18bの角部18baが局部的に高温になり過ぎて溶け落ちる等の問題が生じ得る。これに対して、本実施形態のものでは、非標準組織の部分30をレーザ焼入れする際、例えば、図3に示すように、レーザヘッドノズルLNを、座繰り部18aの隅R部18aa、縁部18ab、座面18bの角部18baに臨む位置またはこれらの位置付近に相対的に移動させたとき、レーザ光の出力、デフォーカス量、および、発振形態の少なくともいずれか一つを変化させる。これにより、座繰り部18aの隅R部18aa及び縁部18abや、座面18bの角部18baが高温になり過ぎることを未然に防止し、これら隅R部18aa、縁部18ab、および角部18baが溶け落ちる等の問題を解消し得る。   The non-standard tissue portion 30 is obtained in particular by laser quenching. If the portion of the non-standard structure is obtained by conventional high-frequency heat treatment, the corner R portion of the countersink portion 18a and the corner portion 18ba of the seat surface 18b become locally too hot and melt away. Can occur. On the other hand, in the present embodiment, when laser quenching the non-standard tissue portion 30, for example, as shown in FIG. 3, the laser head nozzle LN is connected to the corner R portion 18 aa and the edge of the counterbore portion 18 a. When the portion 18ab and the position facing the corner portion 18ba of the seating surface 18b are moved relatively to or near these positions, at least one of the output of the laser beam, the defocus amount, and the oscillation mode is changed. Accordingly, the corner R portion 18aa and the edge portion 18ab of the counterbore portion 18a and the corner portion 18ba of the seating surface 18b are prevented from becoming too hot, and the corner R portion 18aa, the edge portion 18ab, and the corner portion are prevented. Problems such as melting of 18ba can be solved.

また、非標準組織の部分が従来の高周波熱処理により得られたものであると、車輪取付用フランジ17の大部分が熱処理等されてしまい、熱ひずみ等によって車輪取付用フランジ17の振れ精度劣化を生じることがあり得る。これに対して、本実施形態のものでは、車輪取付用フランジ17のうち目的の部分(ハブボルト孔18の座面18bおよびその周辺部)だけを、レーザ焼入れにより限定して熱処理し非標準組織の部分30とすることができる。したがって、車輪取付用フランジ17の振れ精度を高精度に維持することが可能となる。それ故、この車輪取付用フランジ17のアウトボード側の側面に重ねて取付けられるブレーキディスクの振れ精度をも高精度に維持することができる。   Further, if the non-standard texture portion is obtained by conventional high-frequency heat treatment, most of the wheel mounting flange 17 is heat-treated, and the deflection accuracy of the wheel mounting flange 17 is deteriorated due to thermal strain or the like. Can occur. On the other hand, in the present embodiment, only the target portion (the seating surface 18b of the hub bolt hole 18 and its peripheral portion) of the wheel mounting flange 17 is limited by laser quenching and heat-treated. It can be part 30. Therefore, it is possible to maintain the deflection accuracy of the wheel mounting flange 17 with high accuracy. Therefore, the deflection accuracy of the brake disc attached to the side surface on the outboard side of the wheel mounting flange 17 can be maintained with high accuracy.

従来の、疲労強度を上げるべくハブ14全体を調質すると、硬度アップによりハブ14全体の加工性が低下するが、本実施形態のものでは、車輪取付用フランジ17のうち目的の部分(ハブボルト孔18の座面18bおよびその周辺部)だけを限定的にレーザ焼入れし非標準組織の部分30としている。したがって、非標準組織とされたハブボルト孔18の座面18bおよびその周辺だけを限定的に硬度アップすることができる。この座面18bの「周辺」とは、図3に示すように、座繰り部18aの隅R部18aaから縁部18abにわたる円筒面と、縁部18abから半径方向外方に所定小距離L3延びる環状面と、前記角部18baからハブボルト孔18内に沿って所定小距離L4延びる円筒面とを含む。ハブボルトのセレーションの食い込みを阻害しないように、L4はハブボルト孔18の面取部に収める。ハブ14全体のうち、ハブボルト孔18の座面18bおよびその周辺以外の大部分は硬化せず、前記焼戻し後の研削加工等を容易に且つ迅速に行うことができる。それ故、従来のものより、加工工数の低減を図り、製品1個あたりのサイクルタイムの向上を図ることが可能となる。換言すれば、従来のものより、工程増による生産性の低下を抑えることができる。また、研削砥石等の寿命を延ばし、製造コストの低減を図ることができる。   When the entire hub 14 is tempered to increase the fatigue strength, the workability of the entire hub 14 is reduced due to the increased hardness. However, in the present embodiment, the target portion (hub bolt hole) of the wheel mounting flange 17 is reduced. Only the 18 seating surfaces 18b and the periphery thereof are laser hardened in a limited manner to form a non-standard tissue portion 30. Therefore, only the seating surface 18b of the hub bolt hole 18 and the periphery thereof can be increased in hardness limitedly. As shown in FIG. 3, the “periphery” of the seat surface 18b extends from the corner R portion 18aa to the edge portion 18ab of the counterbore portion 18a by a predetermined small distance L3 radially outward from the edge portion 18ab. An annular surface and a cylindrical surface extending from the corner 18ba along the inside of the hub bolt hole 18 by a predetermined small distance L4 are included. L4 is stored in the chamfered portion of the hub bolt hole 18 so as not to hinder the biting of the serration of the hub bolt. Most of the hub 14 other than the seating surface 18b of the hub bolt hole 18 and its periphery is not hardened, and the grinding after the tempering can be performed easily and quickly. Therefore, the number of processing steps can be reduced and the cycle time per product can be improved as compared with the conventional one. In other words, it is possible to suppress a decrease in productivity due to an increase in the number of processes compared to the conventional one. In addition, the life of a grinding wheel or the like can be extended, and the manufacturing cost can be reduced.

この発明の他の実施形態を図と共に説明する。
以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the following description, the same reference numerals are given to portions corresponding to the matters described in the preceding forms in each embodiment, and overlapping description may be omitted. When only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in the preceding section. Not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined as long as the combination does not hinder.

図4は、この発明の第2の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。この第2の実施形態においても、図1ないし図3に示す第1の実施形態の場合と同様に、車輪取付用フランジ17の側面におけるハブボルト孔18の座面18bおよびこの座面18bの周辺が、前記非標準組織の部分30とされ、前記非標準組織が特にレーザ焼入れにより得られた組織となっている。   FIG. 4 is a sectional view of a wheel bearing device according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, as in the case of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the seat surface 18b of the hub bolt hole 18 on the side surface of the wheel mounting flange 17 and the periphery of the seat surface 18b are provided. The non-standard tissue portion 30 is a structure obtained by laser quenching.

この第2の実施形態に係る車輪用軸受装置は、図1および図2に示す第1の実施形態における車輪用軸受装置を、駆動輪支持用としたものである。この実施形態では、ハブ14の中心部に、等速ジョイントの外輪のステム部(図示せず)を挿通させる貫通孔21が設けられている。内輪15のハブ14に対する軸方向の固定は、図1および図2に示す実施形態における加締部14bを設けずに、上記等速ジョイント外輪における段面を内輪15の端面に当接させ、ステム部先端にねじ込んだナット(図示せず)の締め付けによって行われる。第2の実施形態に係る車輪用軸受装置においても、図1ないし図3に示す第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。   In the wheel bearing device according to the second embodiment, the wheel bearing device in the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is used for driving wheel support. In this embodiment, a through hole 21 through which a stem portion (not shown) of the outer ring of the constant velocity joint is inserted is provided at the center of the hub 14. The inner ring 15 is fixed to the hub 14 in the axial direction by providing the stepped surface of the constant velocity joint outer ring in contact with the end surface of the inner ring 15 without providing the crimping portion 14b in the embodiment shown in FIGS. This is done by tightening a nut (not shown) screwed into the tip of the part. The wheel bearing device according to the second embodiment also has the same effects as those of the first embodiment shown in FIGS.

図5は、この発明の第3の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。この車輪用軸受装置は、駆動輪支持用の円すいころ軸受型のものであって、内方部材1が、ハブ14と、このハブ14の軸部14aの外周に嵌合した複列の内輪15a、15bとからなる。内輪15a、15bは各列毎に設けられている。外方部材2は、一つの1体の部品からなる。第3の実施形態に係る車輪用軸受装置においても、図1ないし図3に示す第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。   FIG. 5 is a sectional view of a wheel bearing device according to a third embodiment of the present invention. This wheel bearing device is of a tapered roller bearing type for driving wheel support, and the inner member 1 is a double row inner ring 15a fitted on the outer periphery of the hub 14 and the shaft portion 14a of the hub 14. 15b. The inner rings 15a and 15b are provided for each row. The outer member 2 is composed of a single component. The wheel bearing device according to the third embodiment also has the same effects as those of the first embodiment shown in FIGS.

図6は、この発明の第4の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。この車輪用軸受装置は、図5の例の車輪用軸受装置を従動輪支持用としたものであり、ハブ14は中央の貫通孔21を有しないものとされている。また、内輪15a、15bは、ハブ14の加締部14bによってハブ14に固定されている。その他の構成は、図5の例と同じである。   FIG. 6 is a sectional view of a wheel bearing device according to a fourth embodiment of the present invention. In this wheel bearing device, the wheel bearing device in the example of FIG. 5 is used for supporting a driven wheel, and the hub 14 does not have a central through hole 21. The inner rings 15 a and 15 b are fixed to the hub 14 by a caulking portion 14 b of the hub 14. Other configurations are the same as the example of FIG.

図7は、この発明の第5の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。この車輪用軸受装置は、駆動輪支持用のアンギュラ玉軸受型のものであって、内方部材1が、ハブ14と、このハブ14の軸部14aの外周に嵌合した複列の内輪15a、15bとからなる。内輪15a、15bは各列毎に設けられていて、インボード側の内輪15bの方が、アウトボード側の内輪15aよりも、厚さおよび軸方向寸法が大きいものでも良い。また、内輪15a、15bは、ハブ14に設けられた加締部14bでハブ14に軸方向に固定されている。外方部材2は、一つの一体の部品からなり、外径面は全体に渡って円筒状面とされ、図1の例における車体取付用フランジ12は有していない。この第5の実施形態の外方部材2の素材は、例えばSUJ2等の高炭素クロム軸受鋼である。ただし、素材となる鋼材はSUJ2に限定されるものではない。この図7の車輪用軸受装置においても、図1ないし図3に示す第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。   FIG. 7 is a sectional view of a wheel bearing device according to a fifth embodiment of the present invention. This wheel bearing device is of an angular ball bearing type for supporting a driving wheel, and the inner member 1 is a double row inner ring 15a fitted on the outer periphery of the hub 14 and the shaft portion 14a of the hub 14. 15b. The inner rings 15a and 15b are provided for each row, and the inner ring 15b on the inboard side may have a larger thickness and axial dimension than the inner ring 15a on the outboard side. The inner rings 15 a and 15 b are fixed to the hub 14 in the axial direction by caulking portions 14 b provided on the hub 14. The outer member 2 is composed of one integral part, and the outer diameter surface is a cylindrical surface throughout, and does not have the vehicle body mounting flange 12 in the example of FIG. The material of the outer member 2 of the fifth embodiment is a high carbon chrome bearing steel such as SUJ2. However, the steel material used as a raw material is not limited to SUJ2. The wheel bearing device of FIG. 7 also has the same effects as the first embodiment shown in FIGS.

図8は、この発明の第6の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。この車輪用軸受装置は、図7の例の車輪用軸受装置を従動輪支持用としたものであり、ハブ14は中央の貫通孔21を有しないものとされている。その他の構成は図7の例と同じである。
この図8の車輪用軸受装置においても、図1ないし図3に示す第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a wheel bearing device according to a sixth embodiment of the present invention. In this wheel bearing device, the wheel bearing device in the example of FIG. 7 is used for supporting the driven wheel, and the hub 14 does not have the central through hole 21. Other configurations are the same as the example of FIG.
The wheel bearing device of FIG. 8 also has the same effects as those of the first embodiment shown in FIGS.

図9は、この発明の第7の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。この車輪用軸受装置は、図8の車輪用軸受装置と同じく、内方部材1が、ハブ14と、このハブ14の軸部14aの外周に嵌合した複列の内輪15a、15bとからなる。外方部材2は一つの一体の部品からなるものであって、車体取付用フランジ12を有しないものとされている。この例では、2個の内輪15a、15bは同じ大きさとされ、内輪15a、15bのハブ14に対する軸方向の固定は、加締によらずに、ハブ14に結合される等速ジョイント(図示せず)で行われる。この図9の車輪用軸受装置においても、図1ないし図3に示す第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。   FIG. 9 is a cross-sectional view of a wheel bearing device according to a seventh embodiment of the present invention. In the wheel bearing device, as in the wheel bearing device of FIG. 8, the inner member 1 includes a hub 14 and double-row inner rings 15 a and 15 b fitted on the outer periphery of the shaft portion 14 a of the hub 14. . The outer member 2 is composed of one integral part and does not have the vehicle body mounting flange 12. In this example, the two inner rings 15a and 15b have the same size, and the inner rings 15a and 15b are fixed to the hub 14 in the axial direction by constant velocity joints (not shown) coupled to the hub 14 without caulking. )). The wheel bearing device of FIG. 9 also has the same operational effects as those of the first embodiment shown in FIGS.

図10は、この発明の第8の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。この車輪用軸受装置は、第4世代型のものであり、内方部材1が、ハブ14と、等速ジョイント31の一方の継手部材である継手外輪32とで構成され、ハブ14および継手外輪32に各列の軌道面6、7が形成されている。外方部材2は一つの部品からなり、車体取付用フランジ12を有している。この車輪用軸受装置においても、図1ないし図3に示す第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。   FIG. 10 is a sectional view of a wheel bearing device according to an eighth embodiment of the present invention. This wheel bearing device is of the fourth generation type, and the inner member 1 is composed of a hub 14 and a joint outer ring 32 which is one joint member of the constant velocity joint 31. The hub 14 and the joint outer ring 32, the raceway surfaces 6 and 7 of each row are formed. The outer member 2 is made of one component and has a vehicle body mounting flange 12. This wheel bearing device also has the same effects as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3.

図11は、この発明の第9の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。この車輪用軸受装置は、第2世代型の外輪回転型のものであり、内方部材1は複列の内輪15a、15bからなる。外方部材2は、車輪取付用フランジ17およびパイロット部20を有する。この車輪用軸受装置においても、図1ないし図3に示す第1の実施形態と同様の作用効果を奏する。   FIG. 11 is a sectional view of a wheel bearing device according to a ninth embodiment of the present invention. This wheel bearing device is of the second generation type outer ring rotating type, and the inner member 1 is composed of double rows of inner rings 15a and 15b. The outer member 2 has a wheel mounting flange 17 and a pilot portion 20. This wheel bearing device also has the same effects as those of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3.

この発明の第1の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。It is sectional drawing of the wheel bearing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 同車輪用軸受装置のハブの断面図である。It is sectional drawing of the hub of the bearing apparatus for wheels. 同ハブの車輪取付用フランジの要部をレーザ焼入れする例を表す図である。It is a figure showing the example which carries out laser hardening of the principal part of the wheel mounting flange of the hub. この発明の第2の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。It is sectional drawing of the wheel bearing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. この発明の第3の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。It is sectional drawing of the wheel bearing apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. この発明の第4の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。It is sectional drawing of the wheel bearing apparatus which concerns on 4th Embodiment of this invention. この発明の第5の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。It is sectional drawing of the wheel bearing apparatus which concerns on 5th Embodiment of this invention. この発明の第6の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。It is sectional drawing of the wheel bearing apparatus which concerns on 6th Embodiment of this invention. この発明の第7の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。It is sectional drawing of the wheel bearing apparatus which concerns on 7th Embodiment of this invention. この発明の第8の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。It is sectional drawing of the wheel bearing apparatus which concerns on 8th Embodiment of this invention. この発明の第9の実施形態に係る車輪用軸受装置の断面図である。It is sectional drawing of the wheel bearing apparatus which concerns on 9th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…内方部材
2…外方部材
3…転動体
14…ハブ
14a…軸部
15、15a、15b…内輪
17…車輪取付用フランジ
18…ハブボルト孔
18a…座繰り部
18b…座面
19…ハブボルト
30…非標準組織の部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Inner member 2 ... Outer member 3 ... Rolling body 14 ... Hub 14a ... Shaft part 15,15a, 15b ... Inner ring 17 ... Wheel mounting flange 18 ... Hub bolt hole 18a ... Countersink part 18b ... Seat surface 19 ... Hub bolt 30: Non-standard organization part

Claims (10)

複列の転動体を介して互いに回転自在な内方部材および外方部材を有し、これら内方部材または外方部材の全体または一部を構成する部品に、車輪取付用フランジを有し、この車輪取付用フランジがハブボルトを挿通するハブボルト孔を有する車輪用軸受装置において、
前記車輪取付用フランジを有する部品の母材部分が鋼材の熱間鍛造で得られた標準組織であって、前記車輪取付用フランジの側面における前記ハブボルト孔の座面およびこの座面の周辺が、非標準組織の部分とされ、前記非標準組織が、レーザ焼入れにより得られた組織である車輪用軸受装置。
It has an inner member and an outer member that are rotatable with respect to each other via a double row of rolling elements, and a part that constitutes all or part of these inner member or outer member has a wheel mounting flange, In the wheel bearing device in which the wheel mounting flange has a hub bolt hole through which the hub bolt is inserted,
The base material portion of the part having the wheel mounting flange is a standard structure obtained by hot forging of steel, and the seat surface of the hub bolt hole on the side surface of the wheel mounting flange and the periphery of the seat surface are A wheel bearing device, which is a part of a non-standard structure, wherein the non-standard structure is a structure obtained by laser quenching.
請求項1において、レーザ焼入れにより得られた組織である非標準組織が、微細フェライト・パーライト組織、上部ベイナイト組織、下部ベイナイト組織、焼戻マルテンサイト組織のうちのいずれか、もしくは少なくともこれらの組織のうちの2種類以上の混合組織である車輪用軸受装置。   The non-standard structure which is a structure obtained by laser quenching according to claim 1 is any one of a fine ferrite / pearlite structure, an upper bainite structure, a lower bainite structure, a tempered martensite structure, or at least of these structures. A wheel bearing device which is a mixed structure of two or more of them. 請求項1または請求項2において、前記車輪取付用フランジの側面における前記ハブボルト孔の周囲に、前記座面を構成する座繰り部を有する車輪用軸受装置。   3. The wheel bearing device according to claim 1, wherein a counterbore part that constitutes the seating surface is provided around the hub bolt hole on a side surface of the wheel mounting flange. 請求項1または請求項2において、前記車輪取付用フランジの側面における前記ハブボルト孔の座面が旋削加工面である車輪用軸受装置。   3. The wheel bearing device according to claim 1, wherein a seating surface of the hub bolt hole on a side surface of the wheel mounting flange is a turning surface. 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブと、このハブの軸部の外周に嵌合した内輪とでなる車輪用軸受装置。   5. The wheel bearing device according to claim 1, wherein the inner member includes a hub having a wheel mounting flange and an inner ring fitted to an outer periphery of a shaft portion of the hub. 請求項1ないし請求項4のいずれか1項において、前記外方部材が、車輪取付用フランジを有する車輪用軸受装置。   The wheel bearing device according to any one of claims 1 to 4, wherein the outer member has a wheel mounting flange. 請求項1ないし請求項6のいずれか1項において、前記非標準組織の部分の硬度が20HRC以上40HRC以下であり、母材部分の硬度が13HRC以上25HRC以下である車輪用軸受装置。   7. The wheel bearing device according to claim 1, wherein the hardness of the portion of the non-standard structure is 20 HRC or more and 40 HRC or less and the hardness of the base material portion is 13 HRC or more and 25 HRC or less. 請求項1ないし請求項6のいずれか1項において、前記非標準組織の部分の硬度が40HRC以上であり、母材部分の硬度が13HRC以上25HRC以下である車輪用軸受装置。   The wheel bearing device according to any one of claims 1 to 6, wherein the hardness of the non-standard structure portion is 40 HRC or more and the hardness of the base material portion is 13 HRC or more and 25 HRC or less. 請求項1ないし請求項8のいずれか1項において、レーザ焼入れにより得られた組織である非標準組織が、YAGレーザ光を使用した焼入れにより得られた組織である車輪用軸受装置。   The wheel bearing device according to any one of claims 1 to 8, wherein the non-standard structure, which is a structure obtained by laser quenching, is a structure obtained by quenching using YAG laser light. 請求項1ないし請求項8のいずれか1項において、レーザ焼入れにより得られた組織である非標準組織が、半導体レーザ光を使用した焼入れにより得られた組織である車輪用軸受装置。   The wheel bearing device according to any one of claims 1 to 8, wherein the non-standard structure, which is a structure obtained by laser quenching, is a structure obtained by quenching using a semiconductor laser beam.
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