JP2010058576A - Bearing device for wheels - Google Patents
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Abstract
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.
車輪用軸受装置には、自動車の急旋回時に応力が高くなる部位がある。例えば、ハブの車輪取付用フランジの付け根部付近の軸部などは、車両の急旋回時に応力が大きくなる。また、ハブが軸受部と独立して設けられて軸受の内輪を外周に嵌合させて使うタイプのハブでは、車輪取付用フランジの根元付近に形成されて内輪端面が当接する内輪当接面と軸部の外周面間の隅部が、自動車の急旋回時に高い応力を示す。
その対策として疲れ強さを向上させるために、上記フランジの根元付近等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がある(加工箇所は異なるが、例えば特許文献2)。
In the wheel bearing device, there is a portion where the stress increases when the automobile turns sharply. For example, the shaft portion near the base portion of the hub wheel mounting flange of the hub is stressed when the vehicle turns suddenly. Further, in a hub of a type in which the hub is provided independently of the bearing portion and the inner ring of the bearing is fitted to the outer periphery, the inner ring abutting surface that is formed near the root of the wheel mounting flange and the inner ring end face abuts on Corners between the outer peripheral surfaces of the shaft portions show high stress when the vehicle turns sharply.
In order to improve the fatigue strength, there are a method of performing high-frequency heat treatment near the base of the flange or the like (for example, Patent Document 1) and a method of performing shot peening (the processing location is different, for example, Patent Document 2). ).
上記し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、高周波熱処理は、形状によっては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、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。
また、ショットピーニングでは、加工に従い加工箇所の表面にメディアが溜まることで、加工箇所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 the above-described high-frequency heat treatment, the deflection accuracy of the flange may be deteriorated due to thermal strain or the like. In addition, depending on the shape, high-frequency heat treatment may cause a problem that a part of the component becomes locally too hot and melts, and may not be employed depending on the shape of the part to be treated.
In shot peening, media accumulates on the surface of the processing location according to the processing, so that the media does not reach the processing location surface, and media removal may be required to perform multiple processing.
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(アウトボード側のシール接触面、内輪嵌合面等)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(例えば特許文献4および5)。
しかし、鍛造熱を利用する特許文献4および5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冷媒が及ぶことで、目的としない部分も硬化し、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、本発明者等の試験では、冷媒が飛散した車輪取付用フランジの一部が30〜35HRCに硬化し、旋削刃具の寿命が低下したことがあった。
However, in the case of the techniques disclosed in
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であるハブの軸部の外周面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を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 outer peripheral surface of the shaft portion of the hub, which is a portion where sufficient strength and fatigue strength are desired against high stress and repeated stress, and to increase the number of processes. It is an object of the present invention to provide a wheel bearing device capable of suppressing a decrease in productivity.
この発明における第1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、前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブと、このハブの軸部に嵌合または結合されて軌道面を有する部品とを有する車輪用軸受装置において、
前記ハブの母材部分が鋼材の熱間鍛造で得られる標準組織であって、前記軸部の外周面に非標準組織の部分を有し、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。
A wheel bearing device according to a first aspect of the present invention includes an inner member and an outer member that are rotatable with respect to each other via a double row of rolling elements, and the inner member includes a wheel mounting flange. And a bearing device for a wheel including a component having a raceway surface that is fitted or coupled to the shaft portion of the hub,
The base material portion of the hub is a standard structure obtained by hot forging of a steel material, and has a non-standard structure portion on the outer peripheral surface of the shaft portion, and the non-standard structure is obtained by laser quenching. It is.
自動車の旋回時等には、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、このフランジの根元部付近となるシール接触面等の部分には、高応力が繰り返し発生する。前記シール接触面の部分とは、外方部材のアウトボード側端に取付けられたアウトボード側のシールが摺接する、ハブの軌道面と車輪取付用フランジとの間の外周面部分である。このハブの軸部の外周面の部分が前記非標準組織であると、組織微細化や硬度アップによって強度や疲れ強さが向上し、ハブの軸部の外周面の部分で亀裂が発生することが抑制される。それ故、車輪取付用フランジの変位を抑えることができる。つまり、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。このように軸部の外周面に非標準組織の部分を有することで、車輪用軸受装置の強度および疲れ強さの向上を図り、これにより、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。 When the vehicle turns, for example, a large-amplitude flexure is repeatedly generated in the wheel mounting flange, and high stress is repeatedly generated in a portion such as a seal contact surface near the base of the flange. The portion of the seal contact surface is an outer peripheral surface portion between the raceway surface of the hub and the wheel mounting flange, which is in sliding contact with the seal on the outboard side attached to the outboard side end of the outer member. When the outer peripheral surface portion of the hub shaft is the non-standard structure, the strength and fatigue strength are improved due to the refinement of the structure and the increased hardness, and cracks occur in the outer peripheral surface of the hub shaft. Is suppressed. Therefore, the displacement of the wheel mounting flange can be suppressed. That is, the effect of crack generation → increased displacement of the wheel mounting flange → increase in vehicle vibration → damage of the wheel bearing device is suppressed, and the life is extended. By having a non-standard structure portion on the outer peripheral surface of the shaft portion in this way, the strength and fatigue strength of the wheel bearing device are improved, thereby reducing the input weight of product production of the wheel bearing device. Thus, 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、ハブのうち軸部の外周面だけを、レーザ焼入れにより限定して熱処理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、冷媒の飛散等により目的としない場所が硬化することもない。前記非標準組織とする部分を、ハブの軸部の外周面だけという限られた範囲にすると、ハブ全体の表面を非標準組織とする場合と異なり、被削性や加締性等の加工性の低下が最小限に抑えられる。したがって、ハブ全体のうち軸部の外周面以外の大部分は、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 portion of the non-standard structure is obtained by laser quenching in particular, only the outer peripheral surface of the shaft portion of the hub can be heat-treated by limiting by laser quenching, so that the deflection accuracy of the wheel mounting flange can be improved. High accuracy can be maintained. In addition, an unintended place is not hardened due to scattering of the refrigerant. When the non-standard structure portion is limited to the outer peripheral surface of the shaft portion of the hub, the workability such as machinability and caulking properties is different from the case where the entire hub surface is non-standard structure. Is minimized. Therefore, most of the entire hub other than the outer peripheral surface of the shaft portion is not cured, 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.
前記内方部材が、前記ハブおよびこのハブの軸部に嵌合または結合された前記部品にそれぞれ軌道面を有するものであり、前記内方部材と外方部材との間を密封するシールが、外方部材のアウトボード側端に取付けられてハブの軌道面と車輪取付用フランジとの間の外周面部分であるシール接触面に摺接し、ハブの前記非標準組織とする部分が、前記シール接触面となる部分であっても良い。
この場合、ハブの軸部のシール接触面付近で亀裂が発生することが抑制される。このシール接触面が非標準組織とされて硬度が高められることから、シールとの摺接による摩耗も軽減される。したがって、特にアウトボード側のシールの密封性を高め、異物や泥水の浸入防止を図ることができる。
The inner member has a raceway surface in each of the hub and the component fitted or coupled to the shaft portion of the hub, and a seal that seals between the inner member and the outer member, The non-standard structure portion of the hub is mounted on the outboard side end of the outer member and slidably contacts the seal contact surface which is the outer peripheral surface portion between the hub raceway surface and the wheel mounting flange. The part used as a contact surface may be sufficient.
In this case, cracks are suppressed from occurring near the seal contact surface of the shaft portion of the hub. Since the seal contact surface has a non-standard structure and the hardness is increased, wear due to sliding contact with the seal is also reduced. Therefore, the sealability of the seal on the outboard side in particular can be improved, and entry of foreign matter and muddy water can be prevented.
この発明における第2の発明の車輪用軸受装置は、内輪および外輪間に複列に転動体を介在させた軸受と、この軸受の内輪を外周に嵌合させる軸部および車輪取付用フランジを有するハブとでなり、このハブの軸部外周面の前記車輪取付用フランジ側の端部から外径側へ延びる内輪当接面にアウトボード側の内輪の端面が当接する車輪用軸受装置において、
前記ハブの母材部分が鋼材の熱間鍛造で得られる標準組織であって、前記軸部の外周面における少なくとも前記内輪当接面の付近から、内輪当接面との隅R部を含み前記軸部に渡る範囲に非標準組織の部分を有し、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。
A wheel bearing device according to a second aspect of the present invention includes a bearing in which rolling elements are interposed in a double row between an inner ring and an outer ring, a shaft portion for fitting the inner ring of the bearing to the outer periphery, and a wheel mounting flange. In a wheel bearing device in which the end surface of the inner ring on the outboard side abuts on the inner ring abutting surface extending from the end on the wheel mounting flange side of the outer peripheral surface of the shaft portion of the hub to the outer diameter side,
The base material portion of the hub is a standard structure obtained by hot forging of a steel material, and includes a corner R portion with an inner ring contact surface from at least the vicinity of the inner ring contact surface on the outer peripheral surface of the shaft portion. A non-standard tissue portion is included in a range extending over the shaft portion, and the non-standard tissue is a tissue obtained by laser quenching.
自動車の旋回等に起因して、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、このフランジの根元部となるハブの内輪当接面と外周面間の隅部には高応力が繰り返し発生する。第2の発明の車輪用軸受装置の構成によると、このような繰り返し発生する高応力に対して、ハブの内輪当接面と外周面間の隅部が前記の非標準組織であるため、組織微細化や硬度アップによって強度や疲れ強さが向上し、亀裂が発生することが抑制される。つまり、亀裂発生→応力発生部位の変位増加→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。 Due to turning of the automobile, a large amplitude flexure is repeatedly generated in the wheel mounting flange, and high stress is repeatedly generated at the corner between the inner ring contact surface and the outer peripheral surface of the hub which is the root portion of the flange. . According to the configuration of the wheel bearing device of the second invention, since the corner between the inner ring contact surface and the outer peripheral surface of the hub is the non-standard structure with respect to such repeated high stress, the structure The refinement and hardness increase improve the strength and fatigue strength and suppress the occurrence of cracks. That is, the effect of crack generation → increase in displacement of the stress generation site → increase in vehicle vibration → damage of the wheel bearing device is suppressed, thereby extending the life.
前記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ハブに比べて、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。
更に、前記非標準組織は、標準組織に比べて硬度がアップするため、ハブの内輪当接面の摩耗が減少し、摩耗に起因するクリープが抑制される。このため、クリープによる内輪当接面の摩耗→軸力低下、さらなるクリープの発生→軸の摩耗→エッジ状の摩耗端部からの亀裂発生→耐久性低下となることが抑制される。
The portion of the non-standard structure has a fine structure and a hardness equal to or higher than that of a base material portion made of a standard structure. This refinement and increased hardness improves the fatigue strength of the non-standard structure part, and can withstand higher stress amplitude, that is, higher strength and longer life compared to a hub consisting only of a normal standard structure. Can be 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 hardness of the non-standard structure is higher than that of the standard structure, wear on the inner ring contact surface of the hub is reduced, and creep due to wear is suppressed. For this reason, the wear of the inner ring contact surface due to creep → axial force reduction, further creep generation → shaft wear → cracking from edge-shaped wear ends → durability degradation is suppressed.
第2の発明において、前記非標準組織の部分を、前記軸部の外周面におけるインボード側の内輪が嵌合する箇所まで設けても良い。軸部の広範囲に非標準組織の部分を設けることで、軸部の強度や疲れ強さがより一層向上する。それ故、車輪用軸受装置の小型化および軽量化をより図ることができ、車輪用軸受装置の製品製作の投入重量をより削減することが可能となる。 In the second invention, the portion of the non-standard structure may be provided up to a location where the inner ring on the inboard side on the outer peripheral surface of the shaft portion is fitted. By providing a non-standard tissue portion over a wide range of the shaft portion, the strength and fatigue strength of the shaft portion are further improved. Therefore, it is possible to further reduce the size and weight of the wheel bearing device, and it is possible to further reduce the input weight of manufacturing the wheel bearing device.
この第2の発明において、前記ハブの軸部のインボード側端を外径側へ加締めた加締部により前記内輪の端面を押し付けて前記内輪を前記ハブに軸方向に固定したものとし、前記軸部のインボード側端の付近の外周面を母材と同じ標準組織の部分としても良い。前記インボード側端の付近が非標準組織であると、加締部の加工が行い難くなるが、標準組織とすることで、加締加工の加工性の低下が防止される。 In the second aspect of the invention, the inner ring is fixed to the hub in the axial direction by pressing the end face of the inner ring by a crimped portion obtained by crimping the inboard side end of the shaft portion of the hub to the outer diameter side, The outer peripheral surface near the inboard side end of the shaft portion may be a part of the same standard structure as the base material. When the vicinity of the inboard side end is a non-standard structure, it is difficult to process the crimped portion, but by using the standard structure, it is possible to prevent the workability of the crimping process from being lowered.
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ハブに比べて、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。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. This refinement and increased hardness improves the fatigue strength of the non-standard structure part, and can withstand higher stress amplitude, that is, higher strength and longer life compared to a hub consisting only of a normal standard structure. Can be Therefore, it can be reduced in size and weight as compared with a wheel bearing device having a normal standard structure. 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。
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 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 portion may be 40 HRC or more, and the hardness 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.
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。非標準組織の部分の硬度の下限は、硬度アップによる疲れ強さ向上のために、母材硬度の中央程度の値となる20HRC以上、できれば25HRC以上とすることが好ましい。ハブの使用材料は炭素鋼(C量0.4〜0.8wt%)等であるが、S53C等の場合、標準組織部分の硬度は13〜25HRCとなる。加締等の冷間加工を行う場合や、ハブボルトを圧入する部分等を考慮すると、最大で25HRCとすることが好ましい 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. The lower limit of the hardness of the non-standard structure portion is preferably 20 HRC or more, preferably 25 HRC or more, which is about the center value of the base material hardness, in order to improve fatigue strength by increasing the hardness. The material used for the hub is carbon steel (C amount 0.4 to 0.8 wt%), but in the case of S53C or the like, the hardness of the standard structure portion is 13 to 25 HRC. In the case of performing cold working such as caulking, or considering the portion where the hub bolt is press-fitted, it is preferable that the maximum is 25 HRC.
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。非標準組織の深さが0.1mm未満の場合では非標準組織が薄すぎ、効果が見込めない。また、非標準組織の深さを1.5mmより大きくすると、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. When the depth of the non-standard tissue is less than 0.1 mm, the non-standard tissue is too thin and the effect cannot be expected. In addition, if the depth of the non-standard tissue is larger than 1.5 mm, the laser irradiation time becomes long to obtain a deep non-standard tissue, so that the part other than the irradiation range is heated and the irradiation range is not easily cooled after irradiation. Problems such as a decrease in hardness, deterioration of the structure, and deterioration of accuracy such as vibration 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.
この発明における第1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、前記内方部材が、車輪取付用フランジを有するハブと、このハブの軸部に嵌合または結合されて軌道面を有する部品とを有する車輪用軸受装置において、
前記ハブの母材部分が鋼材の熱間鍛造で得られる標準組織であって、前記軸部の外周面に非標準組織の部分を有し、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であるハブの軸部の外周面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。
A wheel bearing device according to a first aspect of the present invention includes an inner member and an outer member that are rotatable with respect to each other via a double row of rolling elements, and the inner member includes a wheel mounting flange. And a bearing device for a wheel including a component having a raceway surface that is fitted or coupled to the shaft portion of the hub,
The base material portion of the hub is a standard structure obtained by hot forging of a steel material, and has a non-standard structure portion on the outer peripheral surface of the shaft portion, and the non-standard structure is obtained by laser quenching. Therefore, it is possible to increase the hardness of the outer peripheral surface of the hub shaft, which is the part where strength and fatigue strength are desired, against high stress and repeated stress, and to reduce productivity by increasing the number of processes. Is suppressed.
この発明における第2の発明の車輪用軸受装置は、内輪および外輪間に複列に転動体を介在させた軸受と、この軸受の内輪を外周に嵌合させる軸部および車輪取付用フランジを有するハブとでなり、このハブの軸部外周面の前記車輪取付用フランジ側の端部から外径側へ延びる内輪当接面にアウトボード側の内輪の端面が当接する車輪用軸受装置において、 前記ハブの母材部分が熱間鍛造で得られる標準組織であって、前記軸部の外周面における少なくとも前記内輪当接面の付近から、内輪当接面との隅R部を含み前記軸部に渡る範囲に非標準組織の部分を有し、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であるハブの軸部の外周面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 A wheel bearing device according to a second aspect of the present invention includes a bearing in which rolling elements are interposed in a double row between an inner ring and an outer ring, a shaft portion for fitting the inner ring of the bearing to the outer periphery, and a wheel mounting flange. A wheel bearing device in which an end surface of the inner ring on the outboard side abuts on an inner ring abutting surface extending from an end on the wheel mounting flange side of the outer peripheral surface of the shaft portion of the hub to the outer diameter side, The base material portion of the hub is a standard structure obtained by hot forging, and includes a corner R portion with the inner ring contact surface from at least the vicinity of the inner ring contact surface on the outer peripheral surface of the shaft portion. A hub that has a portion of a non-standard structure in a crossing range, and the non-standard structure is a structure obtained by laser quenching, so that strength and fatigue strength are desired for high stress and repeated stress. The outer peripheral surface of the shaft part of the It can be up, and reduction in productivity due to step up is 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
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
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
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。
The
An
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の軸部14aの外周における表面が、非標準組織の部分30とされている。詳しくは、ハブ14の軸部14aの外周面のうち、外方部材2のアウトボード側端に取付けられたシール10が接触する部分であるシール接触面41となる部分と、内輪嵌合面16とが、非標準組織の部分30とされている。上記シール接触面41は、車輪取付用フランジ17とアウトボード側の軌道面6との間の部分であり、車輪取付用フランジ17の根元部に渡って非標準組織の部分30とされている。内輪嵌合面16は、その全体の表面を非標準組織の部分30としても良いが、内輪嵌合面16における軸方向を向く段面16aおよびその近傍の周面部分16bとが、非標準組織の部分30とされる。
The
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 base material portion of the
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旋削加工が施される。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。前記旋削加工が施されたハブ14の軸部14aの外周における表面が、レーザ焼入れにより硬化される。
The manufacturing process of the
That is, the material of the
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、ハブ14の軸部14aの外周面のうち、シール接触面41となる部分および内輪嵌合面16における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。強度および疲れ強さを向上させる場合、また、靭性が必要な場合、共に、非標準組織の深さは、0.1mm以上1.5mm以下とするのが望ましい。
この後、軌道面6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, in the case where the strength and fatigue strength of the outer peripheral surface of the
Thereafter, induction hardening of the
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、シール接触面41と車輪取付用フランジ17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41と車輪取付用フランジ17の距離が近い場合、シール接触面41も高周波焼入れを行うと深く焼きが入るため、焼入れによるマルテンサイト化による膨張で、車輪取付用フランジ17の精度(円周振れ、径方向の倒れ、等)が悪化することがある。この対策としてレーザ焼入れにより焼きを浅く入れることで、精度悪化を防ぐことができるが、シール接触面41へのレーザ焼入れを先に行うと、後に行なう軌道面6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(シール接触面41)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
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。
ハブ14の軸部14aのうち、シール接触面41および内輪嵌合面16付近の表面部分30を非標準組織とし、その非標準組織を、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したため、ハブ軸部14aの強度が向上し、長寿命化が得られる。すなわち、自動車の旋回時等には、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、このフランジ17の根元部付近及び内輪嵌合面16の隅R部16cには高応力が繰り返し発生する。
According to the wheel bearing device of this configuration, the following effects can be obtained.
Of the
このような繰り返し発生する高応力に対して、車輪取付用フランジ17の根元部付近のシール接触面41及び内輪嵌合面16付近の表面部分30が前記の非標準組織であると、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。つまり、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。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車輪取付用フランジ17の根元部付近及び内輪嵌合面16の隅R部16cの強度や疲れ強さが向上する。
When the
そのため、通常の標準組織のみからなるハブに比べて、高強度化されて、高い応力振幅に耐え、車輪取付用フランジ17の根元部付近及び内輪嵌合面16の隅R部16cに亀裂が発生することが抑制され、長寿命化できる。つまり、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。また、シール接触面41が非標準組織30とされて硬度が高められることから、シールとの摺接による摩耗も軽減される。
Therefore, compared with a hub made of only a normal standard structure, it is strengthened and can withstand high stress amplitude, and cracks occur in the vicinity of the root portion of the
したがって、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、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。
また、ハブ14の内輪嵌合面16は、内輪15に対して周方向に微小振動を生じてフレッティング摩耗を生じ易い部位であるが、前記非標準組織の部分30を設けることで、組織微細化や硬度アップにより、フレッティング摩耗が抑制される。そのため、錆、摩耗粉、かじり等が生じて耐久性が低下することが防止される。
Therefore, it is possible to reduce the size and weight compared to the wheel bearing device of the normal standard structure, and therefore the input weight of the product manufacturing of the wheel bearing device is reduced, the cost can be reduced, and it is provided at a low cost. It becomes possible to do. Further, since the wheel bearing device is light, the weight of the automobile can be reduced, and the fuel consumption can be improved.
Further, the inner
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。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、シール接触面41となる部分の曲率に沿って移動させる。この場合において、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1つを変化させても良い。いずれにしても、ハブ14のうちシール接触面41となる部分と内輪嵌合面16だけを限定的にレーザ焼入れしており、ハブ14のうちシール接触面41となる部分と内輪嵌合面16以外の大部分はレーザ焼入れを行っていない。非標準組織の部分30の深さを前述の範囲とすることで、車輪取付用フランジの精度悪化を防ぐことができる。
The
また、ハブ14のうちシール接触面41となる部分と内輪嵌合面16だけを、レーザ焼入れにより限定して熱処理することができるため、車輪取付用フランジ17の振れ精度等を高精度に維持することが可能となる。前記非標準組織とする部分30を、シール接触面41となる部分と内輪嵌合面16だけという限られた範囲にすると、ハブ14全体の表面を非標準組織とする場合と異なり、被削性や加締性等の加工性の低下が最小限に抑えられる。したがって、ハブ14全体のうちシール接触面41となる部分と内輪嵌合面16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。
Further, since only the portion of the
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。図4は、図1の第1の実施形態における車輪用軸受装置を、駆動輪用としたものである。この第2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の例の加締部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の幅面に当接させ、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。
この第2の実施形態では、ハブ14のうちシール接触面41となる部分だけを、レーザ焼入れにより限定して熱処理している。この場合、第1の実施形態のようなハブ14のシール接触面41となる部分および内輪嵌合面16をレーザ焼入れする場合よりも、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図り、工数低減を図ることが可能となる。その他第1の実施形態と略同様の作用効果を奏する。
FIG. 4 is a sectional view of a wheel bearing device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 4 shows the wheel bearing device in the first embodiment shown in FIG. 1 for driving wheels. In the second embodiment, a through
In the second embodiment, only the portion of the
図5ないし図9は、それぞれ他の実施形態を示す。これらの各実施形態においても、非標準組織の部分30を設けることで、その組織微細化や硬度アップにより、強度や疲れ強さが向上し、長寿命化できる、あるいは硬度アップによりフレッティング摩耗等が軽減されるという効果が得られる。なお、これらの各実施形態において、特に説明した事項の他は、図1ないし図3と共に説明した実施形態と同じである。
5 to 9 show other embodiments, respectively. Also in each of these embodiments, by providing the
図5の車輪用軸受装置は、従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3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。
The wheel bearing device of FIG. 5 is of an angular ball bearing type for supporting a driven wheel, and the
この実施形態では、ハブ14の複列の内輪15a、15bを嵌合させる内輪嵌合面16の表面を、非標準組織の部分30としている。内輪嵌合面16の表面の全体を非標準組織の部分30としても良いが、この例では、内輪嵌合面16における軸方向を向く段面16aと、この断面16aの付近のアウトボード側の内輪15aが嵌合する周面部分とに非標準組織の部分30を設けている。
このように、内輪嵌合面16の表面に非標準組織の部分30を設けた場合、強度や疲れ強さが向上し、ハブ14のフレッティング摩耗が、非標準組織の部分30の硬度が高いことによって抑えられる。
In this embodiment, the surface of the inner
As described above, when the
図6は、図5の例の車輪用軸受装置を駆動輪支持用としたものであり、ハブ14は中央に貫通孔21を有している。その他の構成は図5の例と同じである。図6の車輪用軸受装置によれば、図5のものと同様の作用効果を奏する。
FIG. 6 shows the wheel bearing device of the example of FIG. 5 for driving wheel support, and the
図7の車輪用軸受装置は、従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体の部品からなり、車体取付用フランジ12を有している。
この実施形態の場合も、ハブ14の複列の内輪15a、15bを嵌合させる内輪嵌合面16の表面に、非標準組織の部分30を設けている。内輪嵌合面16の表面の全体を非標準組織の部分30としても良いが、この例では、内輪嵌合面16における軸方向を向く段面16aと、この段面16aの付近の周面部分とに非標準組織の部分30を設けている。この実施形態も、非標準組織の部分30を設けることで、強度や疲れ強さが向上し、また、フレッティング摩耗が防止される。
The wheel bearing device in FIG. 7 is a tapered roller bearing type for supporting a driven wheel, and the
Also in this embodiment, the
図8は、図7の例の車輪用軸受装置を駆動輪支持用としたものであり、ハブ14は中央に貫通孔21を有している。また、内輪15a、15bは、ハブ14の加締部14bによらずに、等速ジョイント(図示せず)の結合によってハブ14に軸方向に固定される。その他の構成は、図7の例と同じである。この図8の車輪用軸受装置の構成によると、図7のものと同様の作用効果を奏する。
なお、図7、図8の各例において、円すいころ軸受型とする代りに、アンギュラ玉軸受型としてもよい。
FIG. 8 shows the wheel bearing device of the example of FIG. 7 for driving wheel support, and the
In each example of FIGS. 7 and 8, an angular ball bearing type may be used instead of the tapered roller bearing type.
図9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。ハブ14は、継手外輪32の中空のステム部の外周に嵌合し、ステム部の拡径によってハブ14と継手外輪32とが結合されている。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。
この実施形態では、ハブ14の外周面におけるアウトボード側のシール接触面41となる部分が、非標準組織の部分30とされている。
この実施形態の場合、アウトボード側のシール接触面41となる部分を非標準組織の部分30としたため、その組織微細化や硬度アップによって疲れ強さが向上する。
The wheel bearing device of FIG. 9 is of the fourth generation type, and the
In this embodiment, the portion that becomes the
In the case of this embodiment, since the portion that becomes the
次に、この発明の第8の実施形態を図10および図11と共に説明する。
この車輪用軸受装置は、複列の軸受BR1と、この軸受BR1を外周に嵌合させるハブ14とでなる。軸受BR1は、内輪15a、15bと外輪(外方部材)2の間に複列に転動体3を介在させたたものである。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。転動体3は、円すいころとされているが、ボールであっても良い。外輪2は一体のものであり、外周に車体取付用フランジ12を有する。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。内輪15a、15bは、各列毎に設けられている。内輪15a、15bと外輪2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。
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This wheel bearing device includes a double row bearing BR1 and a
ハブ14は、内輪15a、15bを外周に嵌合させる軸部14aおよび車輪取付用フランジ17を有する。車輪取付用フランジ17には円周方向複数箇所にボルト圧入孔18が設けられ、各ボルト圧入孔18にハブボルト19が圧入状態に取付けられている。軸部14aの中心部には、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。軸部14aの外周面における車輪取付用フランジ側の端部には、外径側へ延びる内輪当接面40が設けられ、この内輪当接面40にアウトボード側の内輪15aの端面が当接する。内輪15a、15b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、内輪当接面40との間でハブ14に対して軸方向に固定されている。なお、加締部14bを設けずに、等速ジョイント外輪に設けられた段面をインボード側の内輪15bの幅面に押し付けて内輪15a、15bを固定するものであっても良い。
The
前記ハブ14、内輪15a、15b、および外輪2は、いずれも鋼材の熱間鍛造品である。このうち、ハブ14は、軸部14aの外周面における少なくとも内輪当接面40の付近から、内輪当接面40との隅R部42を含み軸部14aに渡る範囲が、非標準組織の部分30とされている。
軸部14aの内輪嵌合面に、前記隅R部42を介して内輪当接面40が連続的に連なるように形成されている。
ハブ14の母材部分は標準組織である。非標準組織の部分30とする軸方向範囲は、軸部14aの外周面におけるインボード側の内輪15bが嵌合する箇所まで延びているが、インボード側の内輪15bの幅寸法の途中部分までとされ、これよりもインボード側の外周面は、母材と同じ標準組織の部分とされている。図10においては、内輪当接面40は、その全面が非標準組織の部分30とされているが、ハブ14の強度および疲れ強さ向上が目的の場合は、内輪当接面40はその内周部の隅R部42のみを非標準組織の部分としても良い。
The
An inner
The base material portion of the
この第8の実施形態の場合、ハブ14の内輪当接面40と外周面間の隅R部42が前記の非標準組織であるため、組織微細化や硬度アップによって強度や疲れ強さが向上し、亀裂が発生することが抑制される。つまり、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。
前記非標準組織とする部分30は、ハブ14の全体の表面としても良いが、ハブ14の軸部14aの外周面における少なくとも前記内輪当接面40の付近から、内輪当接面40との隅R部42を含み軸部14aに渡る範囲という必要箇所のみとすると、被削性などの加工性の低下が最小限に抑えられる。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。したがって、非標準組織の部分30だけを限定して熱処理することができ、上記各実施形態と同様の作用効果を奏する。
In the case of the eighth embodiment, since the
The
また、前記非標準組織は、標準組織に比べて硬度がアップするため、アウトボード側の内輪15aの接触によるハブ14の内輪当接面40の摩耗が減少し、摩耗に起因するクリープが抑制される。このため、クリープによる内輪当接面40の摩耗→軸力低下、さらなるクリープの発生→軸の摩耗→エッジ状の摩耗端部からの亀裂発生→耐久性低下となることが抑制される。
Further, since the hardness of the non-standard structure is higher than that of the standard structure, the wear of the inner
図12ないし図14は、それぞれこの発明の他の実施形態を示す。これらの各実施形態においても、ハブ14における軸部14aの外周面における少なくとも内輪当接面40の付近から、内輪当接面40との隅R部42を含み軸部14aに渡る範囲に非標準組織の部分30を設けることで、その組織微細化や硬度アップにより、強度や疲れ強さが向上し、長寿命化できる。また、内輪当接面40の硬度アップにより、クリープによる摩耗が軽減され、それに起因するクリープの増大、軸部14aの耐久性低下が抑制される。なお、これらの各実施形態において、特に説明した事項の他は、図10および図11と共に説明した第8の実施形態と同じである。
12 to 14 each show another embodiment of the present invention. Also in each of these embodiments, non-standard in a range from at least the vicinity of the inner
図12の車輪用軸受装置は、図10および図11に示す第8の実施形態にかかる車輪用軸受装置を従動輪用としたものであり、ハブ14の軸部14aは、図10の例における中心部の貫通孔21を有しないものとされている。
The wheel bearing device of FIG. 12 is for the driven wheel of the wheel bearing device according to the eighth embodiment shown in FIGS. 10 and 11, and the
図13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、外輪2は図10の例における車体取付用フランジ12を有さず、外径面が全体に渡って円筒面状とされている。内輪15a、15bは各列毎に設けられているが、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とされている。内輪15a、15bは、両列のものが同じ大きさであっても良い。
The wheel bearing device of FIG. 13 is of an angular ball bearing type for driving wheel support, and the
図14の車輪用軸受装置は、図13の車輪用軸受装置と同じく、駆動輪支持用のアンギュラ玉軸受型のものであるが、両列の内輪15a、15bが同じ大きさのものとされている。この例ではハブ14に図13の例の加締部14bは設けておらず、内輪15a、15bの軸方向の固定は、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。
なお、図13、図14の車輪用軸受装置は、駆動輪支持用であるが、従動輪支持用の車輪用軸受装置としても良い。
The wheel bearing device of FIG. 14 is of the angular ball bearing type for supporting the drive wheels, like the wheel bearing device of FIG. 13, but the
Although the wheel bearing device in FIGS. 13 and 14 is for driving wheel support, it may be a wheel bearing device for driven wheel support.
1…内方部材
2…外方部材(外輪)
3…転動体
6〜9…軌道面
14…ハブ
14a…軸部
14b…加締部
15、15a、15b…内輪
20…パイロット部
17…車輪取付用フランジ
30…非標準組織の部分
40…内輪当接面
41…シール接触面
BR1…軸受
1 ...
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ハブの母材部分が鋼材の熱間鍛造で得られる標準組織であって、前記軸部の外周面に非標準組織の部分を有し、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。 An inner member and an outer member that are rotatable relative to each other via a double row of rolling elements, and the inner member is fitted or coupled to a hub having a wheel mounting flange and a shaft portion of the hub. In a wheel bearing device having a component having a raceway surface,
The base material portion of the hub is a standard structure obtained by hot forging of a steel material, and has a non-standard structure portion on the outer peripheral surface of the shaft portion, and the non-standard structure is obtained by laser quenching. Is a wheel bearing device.
前記ハブの母材部分が鋼材の熱間鍛造で得られる標準組織であって、前記軸部の外周面における少なくとも前記内輪当接面の付近から、内輪当接面との隅R部を含み前記軸部に渡る範囲に非標準組織の部分を有し、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。 A bearing having rolling elements interposed between the inner ring and the outer ring in a double row, and a hub having a shaft portion for fitting the inner ring of the bearing to the outer periphery and a wheel mounting flange. In the wheel bearing device in which the end surface of the inner ring on the outboard side contacts the inner ring contact surface extending from the end on the wheel mounting flange side to the outer diameter side,
The base material portion of the hub is a standard structure obtained by hot forging of a steel material, and includes a corner R portion with an inner ring contact surface from at least the vicinity of the inner ring contact surface on the outer peripheral surface of the shaft portion. A wheel bearing device having a non-standard structure portion in a range extending over a shaft portion, wherein the non-standard structure is a structure obtained by laser quenching.
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