JP2012218681A - 軸受用回転輪、これを備えた車輪用軸受装置、及び軸受用回転輪の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪側のナットが締め付けられた際のセレーション付きボルトのボルト挿通孔に対する取付強度の余裕度を高めることができる軸受用回転輪、これを備えた車輪用軸受装置、及び軸受用回転輪の製造方法を提供する。
【解決手段】車輪用軸受装置１は、転動体４，５を転動させる外側軌道部６０ｃを有する冷間鍛造部品からなる軸状の胴部６ａ〜６ｃと、胴部６ａに一体に設けられ、セレーション付きボルト８を圧入して挿通させるボルト挿通孔６００ａを有する車輪取付用フランジ６０ａとを備え、車輪取付用フランジ６０ａは、少なくともボルト挿通孔６００ａの内面であって、セレーション付きボルト８のセレーション８ａに対応する部位に車輪取付用フランジ６０ａの胴部６ａ〜６ｃの表面硬さよりも低い硬度をもつ軟化部９を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸受用回転輪、これを備えた車輪用軸受装置、及び軸受用回転輪の製造方法に関する。

従来の車輪用軸受装置には、中心軸線の回りに回転可能な内方部材と、この内方部材の外周囲に配置された外輪と、この外輪と内方部材との間に介在する複列の転動体とを備えたものがある（例えば特許文献１）。

内方部材は、ハブ輪及び内輪からなり、中心軸線上に回転可能に配置されている。ハブ輪は、車輪取付用フランジ及び外側軌道部を外周面に有している。ハブ輪の製造には熱間鍛造加工が通常用いられる。車輪取付用フランジには、車輪取付用ボルトとしてのセレーション付きボルトを圧入して挿通させるボルト挿通孔が設けられている。内輪は、外側軌道部を外周面に有し、ハブ輪における車両インナ側端部の外周面に取り付けられている。

外輪は、ハブ輪の外側軌道部との間に車両アウタ側の転動体を転動させる第１の内側軌道部、及び内輪の外側軌道部との間に車両インナ側の転動体を転動させる第２の内側軌道部を有し、車両インナ側に懸架装置のナックルを介して取り付けられている。

複列の転動体は、軸受用ボールからなり、各列の転動体が保持器によって転動可能に保持されている。

一方側列（車両アウタ側列）の転動体は、車両アウタ側にハブ輪の外側軌道部と第１の内側軌道部との間に介在して配置されている。一方側列の転動体の車両アウタ側には、ハブ輪のシール面と外輪の内周面との間に介在するシール部材が配置されている。

他方側列（車両インナ側列）の転動体は、車両インナ側に内輪の外側軌道部と第２の内側軌道部との間に介在して配置されている。他方側列の転動体の車両インナ側には、車輪の回転速度を検出するための磁気エンコーダが内輪の外周面と外輪の内周面との間に介在して配置されている。

以上の構成により、車輪が回転すると、この回転がハブ輪及び内輪に伝達され、ハブ輪が内輪と共に回転する。

ところで、近年の車輪用軸受装置におけるハブ輪の製造には、仕上げ処理が簡単であること、及び寸法精度がすぐれていること等の利点をもつことから、熱間鍛造加工に替えて冷間鍛造加工が用いられている。

特開２０１１−５９６３号公報

しかし、上記した車輪用軸受装置におけるハブ輪の製造によると、その素材としてのハブ輪形成用部材全体の表面硬さが加工硬化によって高くなる。この結果、例えば規定値以上のトルクで車輪側のナットが締め付けられた際のセレーション付きボルトのボルト挿通孔に対する取付強度の余裕度が熱間鍛造加工でハブ輪を製造した場合と比較して低下するという問題があった。

従って、本発明の目的は、車輪側のナットが締め付けられた際のセレーション付きボルトのボルト挿通孔に対する取付強度の余裕度を高めることができる軸受用回転輪、これを備えた車輪用軸受装置、及び軸受用回転輪の製造方法を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、（１）〜（４）の軸受用回転輪、これを備えた車輪用軸受装置、及び軸受用回転輪の製造方法を提供する。

（１）転動体を転動させる軌道部を有する冷間鍛造部品からなる軸状の胴部と、前記胴部に一体に設けられ、車輪取付用ボルトとしてのセレーション付きボルトを圧入して挿通させるボルト挿通孔を有する車輪取付用フランジとを備え、前記車輪取付用フランジは、少なくとも前記ボルト挿通孔の内面であって、前記セレーション付きボルトのセレーションに対応する部位に前記胴部の表面硬さよりも低い硬度をもつ軟化部を有する軸受用回転輪。

（２）上記（１）に記載の軸受用回転輪において、前記車輪取付用フランジは、前記軟化部の硬度がロックウェル硬さ１５〜２５の硬度に設定されている。

（３）上記（１）又は（２）に記載の軸受用回転輪と、前記軸受用回転輪の周囲に配置され、前記軌道部との間に前記転動体を転動させる軌道部を有する軸受用固定輪とを備えた車輪用軸受装置。

（４）回転輪形成用部材に冷間鍛造加工を施すことにより形成された鍔部付き軸を用い、車輪取付用ボルトとしてのセレーション付きボルトを圧入して挿通させるボルト挿通孔となる貫通孔を前記鍔部付き軸の鍔部に形成した後、前記鍔部付き軸に表面処理を施して軸受用回転輪を製造する方法において、前記表面処理を施すにあたり、少なくとも前記貫通孔の内面であって、前記セレーション付きボルトのセレーションに対応する部位に熱処理を施すことにより、前記鍔部付き軸の表面硬さよりも低い硬度をもつ軟化部を形成する軸受用回転輪の製造方法。

本発明によると、車輪側のナットが締め付けられた際のセレーション付きボルトのボルト挿通孔に対する取付強度の余裕度を高めることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る軸受用回転輪が適用された車輪用軸受装置の全体を説明するために示す断面図。 本発明の第１の実施の形態に係る軸受用回転輪が適用された車輪用軸受装置の要部を説明するために示す断面図。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１の実施の形態に係る軸受用回転輪の製造方法を説明するために示す断面図。（ａ）は第１の鍔部付き丸軸の形成工程を、（ｂ）は第２の鍔部付き丸軸の形成工程を、（ｃ）は孔明け工程を、（ｄ）は軌道部の形成工程を、（ｅ）はボルト挿通孔の形成工程をそれぞれ示す。 本発明の第２の実施の形態に係る軸受用回転輪が適用された車輪用軸受装置を説明するために示す断面図。

[第１の実施の形態]
（車輪用軸受装置の全体構成）
図１は車輪用軸受装置の全体を示す。図２は車輪用軸受装置の要部を示す。図１及び図２に示すように、車輪用軸受装置１は、例えば従動輪用軸受装置からなり、中心軸線Ｏの回りに回転可能な内方部材２と、この内方部材２の外周囲に配置された外方部材（外輪）３と、この外輪３と内方部材２との間に介在する複列の転動体４，５とを備え、車体（図示せず）と車輪（図示せず）との間に配置されている。

（内方部材２の構成）
内方部材２は、ハブ輪６及び内輪７からなり、中心軸線Ｏ上に回転可能に配置されている。

ハブ輪６は、各外径が互いに異なる大小２つの胴部６ａ，６ｂ（大径の胴部６ａ，小径の胴部６ｂ）、及びこれら両胴部６ａ，６ｂ間に介在する中間径（胴部６ａの外径よりも小さく、胴部６ｂの外径よりも大きい外径）の胴部としての段部６ｃを有し、内輪７を挿通して外輪３の内周囲に配置され、全体が例えば機械構造用炭素鋼からなる丸軸状の成形体によって形成されている。本実施の形態では、ハブ輪６の材料としてＪＩＳＳ５５Ｃが用いられる。ハブ輪６には、車両アウタ側に開口する第１の凹部６ｄ、及び車両インナ側に開口する第２の凹部６ｅが形成されている。ハブ輪６（図３（ａ）に示す第１の鍔部付き丸軸６Ｂ）の形成は、ハブ輪形成用部材６Ａ（図３（ａ）に示す）に冷間鍛造加工を施すことにより行われる。ハブ輪６の表面硬さは、約２５〜３５ＨＲＣ（ロックウェル硬さ２５〜３５）の硬度に設定されている。

大径の胴部６ａは、ハブ輪６の車両アウタ側（図１の左側）に配置されている。大径の胴部６ａには、その外周面に車両アウタ側で突出し、車輪（図示せず）を取り付けるための複数（本実施の形態では例えば４個）の車輪取付用フランジ６０ａが一体に設けられている。複数の車輪取付用フランジ６０ａには、車輪取付用ボルトとしてのセレーション付きボルト８を圧入して挿通させるボルト挿通孔６００ａが設けられている。

ボルト挿通孔６００ａは、その内面であって、セレーション付きボルト８のセレーション８ａに対応する部位に胴部６ａ〜６ｃ及び車輪取付用フランジ６０ａのフランジ端面６０１ａの表面硬さ（約２５〜３５ＨＲＣ）よりも低い硬度をもつ軟化部９を有している。軟化部９の形成は、ハブ輪６の製造時にハブ輪６となる第２の鍔部付き丸軸６Ｃ（図３（ｃ）に示す）における貫通孔６００Ｃ（図３（ｄ）に示す）の内面に表面処理としての高周波焼きなましによる熱処理を施すことにより行われる。軟化部９の硬度は、約１５〜２５ＨＲＣ（ロックウェル硬さ１５〜２５）の硬度に設定されている。これにより、セレーション付きボルト８のセレーション８ａとボルト挿通孔６００ａの内面との良好な噛み合いが得られる。セレーション付きボルト８としては、表面硬さが約３２〜３９ＨＲＣ（ロックウェル硬さ３２〜３９）の硬度に設定された鋼材からなるボルトが用いられる。

小径の胴部６ｂは、内輪７を取り付けるための円環状の凹部６０ｂを外周面に有し、ハブ輪６の車両インナ側（図１の右側）に配置されている。凹部６０ｂの形成は、ハブ輪６となる円筒状の軸部材の車両インナ側開口端部（図２に二点鎖線で示す部位）をかしめる（塑性変形させる）ことにより行われる。

段部６ｃには、複列の転動体４，５のうち車両アウタ側列の転動体４を転動させる外側軌道部６０ｃ、及びこの外側軌道部６０ｃと車輪取付用フランジ６０ａとの間に介在して車両アウタ側のシール部材１０を受ける受面としてのシール面６１ｃが設けられている。

外側軌道部６０ｃは、第２の鍔部付き丸軸６Ｃ（図３（ｄ）に示す）の外周面に表面処理としての高周波焼入れによる熱処理を施すことにより形成されている。外側軌道部６０ｃの硬度が約５８〜６４ＨＲＣ（ロックウェル硬さ５８〜６４）の硬度に設定されている。

一方、内輪７は、複列の転動体４，５の車両インナ側列の転動体５を転動させる外側軌道部７ａ、及び車両インナ側のシール部材１１を受ける受面としてのシール面７ｂを有し、ハブ輪６の凹部６０ｂ内に固定され、全体が例えば高炭素クロム軸受鋼からなる円筒状の成形体によって形成されている。本実施の形態では、内輪７の材料としてＪＩＳＳＵＪ２が用いられる。

外側軌道部７ａは、ハブ輪６の外側軌道部６０ｃと同様に、ハブ輪６の製造時に第２の鍔部付き丸軸６Ｃの外周面に高周波焼入れによる熱処理を施すことにより形成されている。外側軌道部６０ｃの硬度が約５８〜６４ＨＲＣ（ロックウェル硬さ５８〜６４）の硬度に設定されている。

（外輪３の構成）
外輪３は、複列の転動体４，５の一方側列（車両アウタ側列）の転動体４を転動させる第１の内側軌道部３ａ、及び他方側列（車両インナ側列）の転動体５を転動させる第２の内側軌道部３ｂを有し、車両インナ側に懸架装置（図示せず）の構成部品としてのナックル（図示せず）を介して固定され、全体が例えば機械構造用炭素鋼からなる円筒状の成形体によって形成されている。本実施の形態では、外輪３の材料としてＪＩＳＳ５５Ｃが用いられる。

外輪３には、その外周面に突出する複数（本実施の形態では例えば４個）の軸受取付用フランジ（図示せず）が一体に設けられている。複数の軸受取付用フランジには、軸受取付用ボルト（図示せず）を挿通させるボルト挿通孔（図示せず）が設けられている。

（複列の転動体４，５の構成）
一方側列の転動体４は、軸受用ボールからなり、ハブ輪６の外側軌道部６０ｃと第１の内側軌道部３ａとの間に介在して配置され、かつ保持器１２によって転動可能に保持されている。一方側列の転動体４の車両アウタ側には、ハブ輪６のシール面６１ｃと外輪３の車両アウタ側の開口内周面との間に介在するシール部材１０が配置されている。

他方側列の転動体５は、軸受用ボールからなり、内輪７の外側軌道部７ａと第２の内側軌道部３ｂとの間に介在して配置され、かつ保持器１３によって転動可能に保持されている。他方側列の転動体５の車両インナ側には、内輪７のシール面７ｂと外輪３の車両インナ側の開口内周面との間に介在するシール部材１１が配置されている。

（車輪用軸受装置１の動作）
本実施の形態に示す車輪用軸受装置１の動作は、車輪が回転すると、この回転がハブ輪６及び内輪７に伝達され、ハブ輪６が内輪７と共に回転することにより行われる。この場合、ハブ輪６の回転によってシール部材１０がハブ輪６のシール面６１ｃを摺動するとともに、車両アウタ側列の転動体４がハブ輪６の外側軌道部６０ｃと第１の内側軌道部３ａとの間を転動する。また、内輪７の回転によってシール部材１１が内輪７のシール面７ｂを摺動するとともに、車両インナ側列の転動体５が内輪７の外側軌道部７ａと第２の内側軌道部３ｂとの間を転動する。

（軸受用回転輪の製造方法）
次に、本実施の形態に示すハブ輪（軸受用回転輪）６を製造する方法につき、図３（ａ）〜（ｅ）を参照して説明する。図３（ａ）〜（ｅ）は軸受用回転輪の製造手順を示す。

本実施の形態に示す軸受用回転輪の製造方法は、「第１の鍔部付き丸軸の形成」，「第２の鍔部付き丸軸の形成」，「孔明け」，「軌道部の形成」及び「ボルト挿通孔の形成」の各工程が順次実施されるため、これら各工程を順次説明する。

「第１の鍔部付き丸軸の形成」
図３（ａ）に示すように、鍛造型装置（図示せず）を用い、単一のハブ輪６（図３（ｅ）に示す）となる素材としてのハブ輪形成用部材６Ａに冷間鍛造加工を施すことにより、表面硬さを約２５〜３５ＨＲＣとする第１の鍔部付き丸軸６Ｂを形成する。

「第２の鍔部付き丸軸の形成」
図３（ｂ）に示すように、第１の鍔部付き丸軸６Ｂ（図３（ａ）に示す）を研削して第２の鍔部付き丸軸６Ｃ形成する。

「孔明け」
図３（ｃ）に示すように、専用の孔明け機（図示せず）を用いて車輪取付用フランジ６０ａのボルト挿通孔６００ａ（図３（ｅ）に示す）となる貫通孔６００Ｃを第２の鍔部付き丸軸６Ｃの鍔部６０Ｃに形成する。

「軌道部の形成」
図３（ｄ）に示すように、第２の鍔部付き丸軸６Ｃの外周面であって、ハブ輪６（図３（ｅ）に示す）の内側軌道部６０ｃとなる部位に高周波焼入れによる第１の熱処理を施すことにより、表面硬さを約５８〜６４ＨＲＣとする外側軌道部６０ｃを形成する。

「ボルト挿通孔の形成」
図３（ｅ）に示すように、第２の鍔部付き丸軸６Ｃにおける貫通孔６００Ｃの内面であって、セレーション付きボルト８のセレーション８ａに対応する部位に高周波焼きなましによる第２の熱処理を施すことにより、表面硬さを約１５〜２５ＨＲＣとする軟化部９を形成する。この場合、貫通孔６００Ｃの内面に対する軟化部９の形成によりボルト挿通孔６００ａが形成される。

このようにして、表面硬さを約１５〜２５ＨＲＣとする表面処理が内面に施されたボルト挿通孔６００ａを、すなわち貫通孔６００Ｃの内面に軟化部９が形成されたボルト挿通孔６００ａを車輪取付用フランジ６０ａに有するハブ輪６を製造することができる。

この後、ハブ輪６のボルト挿通孔６００ａに軟化部９を挟んでセレーション付きボルト８を圧入すると、セレーション付きボルト８がセレーション８ａを軟化部９に食い込ませて取り付けられる。

従って、本実施の形態においては、ハブ輪６のボルト挿通孔６００ａに対するセレーション付きボルト８の取付時にセレーション付きボルト８のセレーション８ａとボルト挿通孔６００ａの内面との良好な噛み合いが得られる。

[第１の実施の形態の効果]
以上説明した第１の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

車輪側のナットが締め付けられた際のセレーション付きボルト８のボルト挿通孔６００ａに対する取付強度の余裕度を高めることができる。

[第２の実施の形態]
次に、本発明の第２の実施の形態に係る車輪用軸受装置につき、図４を用いて説明する。図４は車輪用軸受装置の全体を示す。図４において、図１と同一又は同等の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図４に示すように、本発明の第２実施の形態に係る車輪用軸受装置３１は、回転用の外輪３２及び固定用の内方部材３３を備えた点に特徴がある。

このため、外輪３２は、胴部３２ａ及び車輪取付用フランジ３２ｂを有し、中心軸線Ｏ上に回転可能に配置されている。胴部３２ａには、車両アウタ側の内側軌道部３２０ａ及び車両インナ側の内側軌道部３２１ａが設けられている。車輪取付用フランジ３２ｂには、セレーション付きボルト８を圧入して挿通させるボルト挿通孔３２０ｂが設けられている。

ボルト挿通孔３２０ｂは、その内面であって、セレーション付きボルト８のセレーション８ａに対応する部位に胴部３２ａ及び車輪取付用フランジ３２ｂのフランジ端面３２１ｂの表面硬さ（約２５〜３５ＨＲＣ）よりも低い硬度をもつ軟化部３４を有している。軟化部３４の形成は、外輪３２の製造時に外輪３２となる鍔部付き丸軸（図示せず）における貫通孔（図示せず）の内周面に表面処理としての高周波焼きなましによる熱処理を施すことにより行われる。軟化部３４の硬度は、約１５〜２５ＨＲＣ（ロックウェル硬さ１５〜２５）の硬度に設定されている。これにより、セレーション付きボルト８のセレーション８ａとボルト挿通孔３２０ｂの内面との良好な噛み合いが得られる。

一方、内方部材３３は、第１の内輪３５及び第２の内輪３６を有し、外輪３２の内周囲に配置されている。第１の内輪３５には、車両アウタ側の内側軌道部３２０ａとの間に転動体４を転動させる外側軌道部３５ａが設けられている。第２の内輪３６には、車両インナ側の内側軌道部３２１ａとの間に転動体５を転動させる外側軌道部３６ａが設けられている。

このように構成された車輪用軸受装置３１において、外輪３のボルト挿通孔３２０ｂに軟化部９を挟んでセレーション付きボルト８を圧入すると、セレーション付きボルト８がセレーション８ａを軟化部３４に食い込ませてボルト挿通孔３２０ｂに取り付けられる。

従って、本実施の形態においては、外輪３２のボルト挿通孔３２０ｂに対するセレーション付きボルト８の取付時にセレーション付きボルト８のセレーション８ａとボルト挿通孔３２０ｂの内面との良好な噛み合いが得られる。

[第２の実施の形態の効果]
以上説明した第２の実施の形態によれば、次に示す効果が得られる。

車輪側のナットが締め付けられた際のセレーション付きボルト８のボルト挿通孔６００ａに対する取付強度の余裕度を高めることができる。

以上、本発明の軸受用回転輪、これを備えた車輪用軸受装置、及び軸受用固定輪の製造方法を上記の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能であり、例えば次に示すような変形も可能である。

（１）上記実施の形態では、ボルト挿通孔６００ａの内面が軟化部９で、またボルト挿通孔３２０ｂの内面が軟化部３４でそれぞれ形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば車輪取付用フランジの表面全体を表面硬さ約１５〜２５ＨＲＣの硬度をもつ軟化部で形成してもよい。すなわち要するに、本発明は、車輪取付用フランジが少なくともボルト挿通孔の内面であって、セレーション付きボルトのセレーションに対応する部位に胴部の表面硬さよりも低い硬度をもつ軟化部を有するものであればよい。

（２）上記実施の形態では、転動体４，５が軸受用ボールからなる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、ローラからなる転動体であってもよい。

１…車輪用軸受装置、２…内方部材、３…外輪、３ａ…第１の内側軌道部、３ｂ…第２の内側軌道部、４…車両アウタ側列の転動体、５…車両インナ側列の転動体、６…ハブ輪、６ａ…大径の胴部、６０ａ…車輪取付用フランジ、６００ａ…ボルト挿通孔、６０１ａ…フランジ端面、６ｂ…小径の胴部、６０ｂ…凹部、６ｃ…段部、６０ｃ…外側軌道部、６１ｃ…シール面、６ｄ…第１の凹部、６ｅ…第２の凹部、７…内輪、７ａ…外側軌道部、７ｂ…シール面、８…セレーション付きボルト、８ａ…セレーション、９…軟化部、１０，１１…シール部材、１２，１３…保持器、６Ａ…ハブ輪形成用部材、６Ｂ…第１の鍔部付き丸軸、６Ｃ…第２の鍔部付き丸軸、６０Ｃ…鍔部、６００Ｃ…貫通孔、３１…車輪用軸受装置、３２…外輪、３２ａ…胴部、３２０ａ…車両アウタ側の内側軌道部、３２１ａ…車両インナ側の内側軌道部、３２ｂ…車輪取付用フランジ、３２０ｂ…ボルト挿通孔、３２１ｂ…フランジ端面、３３…内方部材、３４…軟化部、３５…第１の内輪、３５ａ…外側軌道部、３６…第２の内輪、３６ａ…外側軌道部、Ｏ…中心軸線

Claims (4)

1. 転動体を転動させる軌道部を有する冷間鍛造部品からなる軸状の胴部と、
   前記胴部に一体に設けられ、車輪取付用ボルトとしてのセレーション付きボルトを圧入して挿通させるボルト挿通孔を有する車輪取付用フランジとを備え、
   前記車輪取付用フランジは、少なくとも前記ボルト挿通孔の内面であって、前記セレーション付きボルトのセレーションに対応する部位に前記胴部の表面硬さよりも低い硬度をもつ軟化部を有する
   軸受用回転輪。
2. 前記車輪取付用フランジは、前記軟化部の硬度がロックウェル硬さ１５〜２５の硬度に設定されている請求項１に記載の軸受用回転輪。
3. 請求項１又は２に記載の軸受用回転輪と、
   前記軸受用回転輪の周囲に配置され、前記軌道部との間に前記転動体を転動させる軌道部を有する軸受用固定輪と
   を備えた車輪用軸受装置。
4. 回転輪形成用部材に冷間鍛造加工を施すことにより形成された鍔部付き軸を用い、車輪取付用ボルトとしてのセレーション付きボルトを圧入して挿通させるボルト挿通孔となる貫通孔を前記鍔部付き軸の鍔部に形成した後、前記鍔部付き軸に表面処理を施して軸受用回転輪を製造する方法において、
   前記表面処理を施すにあたり、少なくとも前記貫通孔の内面であって、前記セレーション付きボルトのセレーションに対応する部位に熱処理を施すことにより、前記鍔部付き軸の表面硬さよりも低い硬度をもつ軟化部を形成する
   軸受用回転輪の製造方法。

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