JP2014114847A - Manufacturing method of inner cylindrical body of wheel bearing device - Google Patents
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Description
本発明は、例えばインホイールモータユニットが備えている車輪用軸受装置の構成部品である内筒体を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing an inner cylinder which is a component part of a wheel bearing device provided in, for example, an in-wheel motor unit.
近年、エンジンを用いた自動車の他に、走行駆動力をモータにより発生させて走行する自動車の開発が進められており、このようなモータを用いた自動車に適用可能となる車輪用軸受ユニットとして、インホイールモータユニットが知られている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, in addition to automobiles using engines, development of automobiles that travel by generating a driving force by a motor has been developed, and as wheel bearing units that can be applied to automobiles using such motors, An in-wheel motor unit is known (see, for example, Patent Document 1).
インホイールモータユニットは、例えば、モータと、減速機と、車輪用軸受装置とを備えている。このうち、車輪用軸受装置は、車輪を取り付け可能であると共に減速機から出力される回転力をこの車輪に伝えることができる。この車輪用軸受装置は、減速機の出力軸(駆動軸)と一体回転する回転輪と、その径方向外側に設けられかつ車体側に固定される固定輪と、これら回転輪と固定輪との間に介在する複数の転動体(玉)とを備えている。 The in-wheel motor unit includes, for example, a motor, a speed reducer, and a wheel bearing device. Among these, the wheel bearing device can attach the wheel and transmit the rotational force output from the reduction gear to the wheel. This wheel bearing device includes a rotating wheel that rotates integrally with an output shaft (drive shaft) of a speed reducer, a fixed wheel that is provided on the outer side in the radial direction and is fixed to the vehicle body side, and the rotating wheel and the fixed wheel. And a plurality of rolling elements (balls) interposed therebetween.
回転輪を減速機の出力軸と一体回転させるために、出力軸の外周面に雄スプラインが形成されており、回転輪の内周面にこの雄スプラインが嵌合する雌スプラインが形成されている。 In order to rotate the rotating wheel integrally with the output shaft of the speed reducer, a male spline is formed on the outer peripheral surface of the output shaft, and a female spline is formed on the inner peripheral surface of the rotating wheel. .
前記車輪用軸受装置の回転輪は円筒形状を有しており、その内周面に雌スプラインが形成されているが、減速機の出力軸(雄スプライン)との間の嵌合部で異音や振動等を生じさせないためには、回転輪側において、雌スプラインの寸法精度を管理する必要がある。 The rotating wheel of the wheel bearing device has a cylindrical shape, and a female spline is formed on the inner peripheral surface of the rotating wheel, but there is an abnormal noise at the fitting portion between the reduction gear and the output shaft (male spline). In order to prevent vibrations and vibrations from occurring, it is necessary to manage the dimensional accuracy of the female spline on the rotating wheel side.
図8は回転輪80の縦断面図である。回転輪80は、例えば、円筒形状の内筒体(鋼製)81と、転動体(玉)を転動させる軌道面82が外周面に形成されている軌道輪部材83とを備えており、この内筒体81の内周面に雌スプライン84が形成されている。
また、この内筒体81では、軌道輪部材83を取り付ける前に、内筒体81の各部を硬くするために、その内周面側85及び外周面側86に対して熱処理(焼入処理)が行われる。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of the rotating
Moreover, in this
ここで、雌スプライン84を形成する前に、内筒体81の内周面側85及び外周面側86の双方に対して熱処理を行うと、内筒体81の内周面側85の硬さが増すことから、雌スプライン84の形成が困難になる場合がある。
一方、雌スプライン84を先に形成してから、内筒体81の内周面側85及び外周面側86の双方に対して熱処理を行うと、この熱処理の影響によって、雌スプライン84(スプライン歯)が大きく歪んでしまい、寸法精度が低下するおそれがある。
そこで、本発明では、雌スプラインの形成の容易性と寸法精度の向上とを両立させることが可能となる車輪用軸受装置の内筒体の製造方法を提供することを目的とする。
Here, if heat treatment is performed on both the inner
On the other hand, when the
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an inner cylinder of a wheel bearing device that can achieve both the ease of forming a female spline and the improvement of dimensional accuracy.
本発明は、内周面に雌スプラインが形成されている車輪用軸受装置の内筒体を製造する方法であって、円筒形状である一次中間品の外周面側に対して熱処理を行う第一熱処理工程と、前記第一熱処理工程の後、前記一次中間品の内周面に対して雌スプラインを形成して二次中間品を製造するスプライン形成工程と、前記二次中間品の内周面側に対して熱処理を行う第二熱処理工程とを備えていることを特徴とする。 The present invention relates to a method for manufacturing an inner cylinder of a wheel bearing device in which a female spline is formed on an inner peripheral surface, and the first heat treatment is performed on the outer peripheral surface side of a cylindrical intermediate product. A heat treatment step, a spline forming step for producing a secondary intermediate product by forming a female spline on the inner peripheral surface of the primary intermediate product after the first heat treatment step, and an inner peripheral surface of the secondary intermediate product And a second heat treatment step for performing heat treatment on the side.
本発明によれば、一次中間品の内周面に雌スプラインを形成する前に、この一次中間品の外周面側に対して熱処理(第一熱処理工程)を終えているので、外周面側に対する熱処理によって雌スプラインの寸法精度が低下することはない。
また、雌スプラインの形成前に行われる熱処理(第一熱処理工程)は、雌スプラインが形成される内周面側ではなく、外周面側であるため、雌スプラインが形成される内周面が熱処理によって硬さが増して雌スプラインの形成が困難になるのを防ぐことができる。さらに、内周面に雌スプラインを形成してから、内周面側に対して熱処理(第二熱処理工程)を行うので、内周面側が熱処理によって硬さを増して、雌スプラインの形成が困難になるのを防ぐことができる。なお、内周面側の熱処理により、雌スプラインに歪みが生じるおそれがあるが、従来のように内周面側及び外周面側の双方からの熱処理とは異なるため、入熱量は従来よりも小さく、生じる歪みは従来と比較して軽減される。
以上より、本発明によれば、雌スプラインの形成の容易性と寸法精度の向上とを両立させることが可能となる。
According to the present invention, before the female spline is formed on the inner peripheral surface of the primary intermediate product, the heat treatment (first heat treatment step) has been completed on the outer peripheral surface side of the primary intermediate product. Heat treatment does not reduce the dimensional accuracy of the female spline.
Further, since the heat treatment (first heat treatment step) performed before the formation of the female spline is not the inner peripheral surface side where the female spline is formed but the outer peripheral surface side, the inner peripheral surface where the female spline is formed is heat treated. Therefore, it is possible to prevent the hardness from increasing and the formation of the female spline from becoming difficult. Furthermore, since a female spline is formed on the inner peripheral surface and then a heat treatment (second heat treatment step) is performed on the inner peripheral surface side, the inner peripheral surface side is increased in hardness by the heat treatment, making it difficult to form the female spline. Can be prevented. Although the female spline may be distorted by the heat treatment on the inner peripheral surface side, it differs from the heat treatment from both the inner peripheral surface side and the outer peripheral surface side as in the prior art, so the amount of heat input is smaller than before. The generated distortion is reduced as compared with the conventional case.
As described above, according to the present invention, both the ease of forming the female spline and the improvement of the dimensional accuracy can be achieved.
本発明によれば、雌スプラインの形成が困難になるのを防ぐことができ、さらに、雌スプラインの寸法精度の低下を防ぎ、雌スプラインの形成の容易性と寸法精度の向上とを両立させることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to prevent the formation of the female spline from becoming difficult, and further to prevent a decrease in the dimensional accuracy of the female spline and to achieve both the ease of forming the female spline and the improvement of the dimensional accuracy. Is possible.
図1は、インホイールモータユニットに用いられる車輪用軸受装置の構成部品である内筒体10の縦断面図である。インホイールモータユニットは、図示しないが、モータにより走行駆動力を発生させて走行する自動車に適用することができる車輪用軸受ユニットであり、モータと、モータの回転数を減速する減速機と、車輪用軸受装置20(図2参照)とを備えている。車輪用軸受装置20は、車輪(図示せず)を取り付け可能であると共に減速機から出力される回転力をこの車輪に伝えることができる。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an
車輪用軸受装置20は、減速機の出力軸(駆動軸)と一体回転する回転輪21と、その径方向外側に設けられかつ車体側に固定される固定輪22と、回転輪21と固定輪22との間に介在する複数の転動体(玉)23とを備えている。そして、図1に示す内筒体10は、図2に示す回転輪21を構成するための部品の一つである。つまり、図2に示すように、回転輪21は、円筒形状の内筒体10と、転動体(玉)23を転動させる軌道面25が外周面に形成されている短筒状の軌道輪部材24とを備えている。
The wheel bearing
図3は、図1の内筒体10を軸方向から見た図である。図1〜図3に示すように、この内筒体10の内周面26に雌スプライン(内歯車)27が形成されている。なお、本実施形態では、内筒体10の内周面26において、内筒体10の中心線Lに平行な直線に沿って、複数のスプライン歯28が長く直線状に形成されている。
FIG. 3 is a view of the
図1に示すように、内筒体10は、円筒形状の本体部16と、この本体部16の軸方向一方側から径方向外側に延びているフランジ部17とを有しており、このフランジ部17に車輪やブレーキロータ等の車輪側部材(図示せず)が取り付けられる。
内筒体10は鋼製であり、例えば、炭素鋼(中高炭素鋼)や、軸受鋼とすることができる。
As shown in FIG. 1, the
The
この内筒体10は、各部の硬さを高めるために、その内周面側11及び外周面側12に対して熱処理(焼入処理)が行われている。そして、雌スプライン27の形成及び内周面側11及び外周面側12に対する熱処理が行われた内筒体10に対して、その軸方向他方側に前記軌道輪部材24(図2参照)を外嵌させ、内筒体10の軸方向他方側の端部を径方向外側へ塑性変形させ、かしめ部15を形成することにより、軌道輪部材24は抜け止めされる。
The
以下、図1に示す内筒体10を製造する方法について説明する。図4は、内筒体10の製造方法を説明するフロー図である。
まず、円筒形状の素材(図示せず)から、鍛造により円筒形状である一次中間品W1(図5参照)を成形する(図4のSt1)。
Hereinafter, a method for manufacturing the
First, a primary intermediate product W1 (see FIG. 5) having a cylindrical shape is formed by forging from a cylindrical material (not shown) (St1 in FIG. 4).
図5において、この一次中間品W1の外周面側12に対して、熱処理を行う(図4の第一熱処理工程:St2)。なお、この一次中間品W1の外周面31は、図1に示す内筒体10の外周面32となる。
第一熱処理工程St2における熱処理(焼入)は、高周波焼入であり、外周面31の硬さが、例えば、HRC58〜64の範囲になるように硬化処理される。
In FIG. 5, heat treatment is performed on the outer
The heat treatment (quenching) in the first heat treatment step St <b> 2 is induction hardening, and is hardened so that the hardness of the outer
そして、この第一熱処理工程St2の後、一次中間品W1の内周面33に対して雌スプライン27を形成して二次中間品W2(図6参照)を製造する(図4のスプライン形成工程:St3)。なお、この二次中間品W2の内周面34は、内筒体10(図1)の内周面26となる。
Then, after this first heat treatment step St2, a
雌スプライン27の形成は、一次中間品W1(図5参照)の内周面33を切削することにより行われる。特に本実施形態では、雌スプライン27の形成はブローチ加工により行われる。例えば、図7に示すように(なお、この図7では、一次中間品W1の形状を簡略化して記載している)、円柱軸状のブローチ(切削工具)40を一次中間品W1の内周面33に対して軸方向(図7では上下方向)に往復移動させ、一次中間品W1の内周面33の全周に対して同時に複数のスプライン歯28を形成する。このブローチ40の刃部分の横断面における輪郭形状は、雌スプライン27の全体形状に対応している。
なお、図示しないが、このブローチ40については、テーパ軸状のものを採用することができる。また、図7では、内周面33の全周に対して同時に複数のスプライン歯28を形成する場合について説明しているが、これ以外に、スプライン歯28の数(条数)が徐々に増えるように段階的にスプライン歯28を形成してもよく、例えば、スプライン歯28を一条ずつ、又は複数条ずつ形成してもよい。この場合、図示しないが、細長くその長手方向に沿って刃が1列に並んでいる直線状のブローチ、又は長手方向に沿って並んだ複数の刃からなる刃列が更に周方向に複数列並んだブローチを用いればよい。
The
Although not shown, the
なお、第一熱処理工程(図4のSt2)では、前記のとおり、一次中間品W1(図5)の外周面側12に対してのみ熱処理が行われ、その影響は僅かであるが一次中間品W1の内周面側11へも及ぼすことが考えられる。つまり、内周面側11も僅かに硬くなる(組織が変化する)ことが考えられる。
しかし、この、第一熱処理工程(St2)後における、一次中間品W1の内周面33の硬さは、HRC30以下である。
In the first heat treatment step (St2 in FIG. 4), as described above, the heat treatment is performed only on the outer
However, the hardness of the inner
この硬さについての値は、スプライン形成工程(St3)において、雌スプライン27を切削により形成することが困難にはならない程度の硬さであり、仮に一次中間品W1に対して第一熱処理工程を実施しないでその内周面側に雌スプラインを形成する場合と同じ切削条件で、第一熱処理工程(St2)を実施した後の一次中間品W1の内周面33に対して雌スプライン27の形成が可能である。
The value of this hardness is a hardness that does not make it difficult to form the
特に、第一熱処理工程(St2)によって一次中間品W1(図5参照)の内周面側11が不要に硬くなるのを効果的に抑えるために、外周面側12に対して熱処理を行う際に、つまり、第一熱処理工程において、内周面側11に焼入が行われないように、つまり、焼入により組織が変化しないように、内周面側11を冷却するのが好ましい。この冷却は、冷却水により行うことができ、また、空冷であってもよい。
In particular, when heat-treating the outer
そして、雌スプライン27が形成された二次中間品W2(図6参照)の内周面側11に対して熱処理を行い(図4の第二熱処理工程:St4)、この二次中間品W2を内筒体10(図1参照)とする。
第二熱処理工程St4における熱処理は、高周波焼入であり、二次中間品W2の内周面34の硬さが、例えば、HRC40以上になるように硬化処理される。
その後、第二熱処理工程を終えた二次中間品W2の外周面側12における所定部に対して、研磨仕上げを行う(仕上げ工程St5)。
Then, heat treatment is performed on the inner peripheral surface side 11 of the secondary intermediate product W2 (see FIG. 6) on which the
The heat treatment in the second heat treatment step St4 is induction hardening, and is hardened so that the hardness of the inner
Thereafter, a polishing finish is performed on a predetermined portion on the outer
以上のように、本実施形態に係る内筒体10の製造方法によれば、一次中間品W1(図5参照)の内周面33に雌スプラインを形成する前に、この一次中間品W1の外周面側12に対して第一熱処理工程を終えているので、この外周面側12に対する熱処理によって雌スプライン27(図6参照)の寸法精度が低下することはない。
また、この雌スプライン27の形成の前に行われる第一熱処理工程は、雌スプライン27が形成される内周面側11ではなく、外周面側12であるため、雌スプライン27が形成される内周面33が、熱処理によって硬さが増して雌スプライン27の形成が困難になるのを防ぐことができる。
As described above, according to the method for manufacturing the
Further, since the first heat treatment step performed before the formation of the
さらに、図6において、内周面34に雌スプライン27が形成されてから、内周面側11に対して第二熱処理工程が行われるため、内周面側11が熱処理によって硬さを増して、雌スプライン27の形成が困難になるのを防ぐことができる。なお、内周面側11の熱処理により、形成した雌スプライン27に歪みを生じさせるおそれがあるが、従来のように内周面側及び外周面側の双方からの熱処理とは異なるため、生じる歪みは従来と比較して軽減される。
Furthermore, in FIG. 6, since the second heat treatment step is performed on the inner peripheral surface side 11 after the
以上より、本実施形態の内筒体10の製造方法によれば、雌スプライン27の寸法精度が熱処理により大きく低下するのを防ぐことができ、さらに、雌スプライン27の形成が困難になるのを防ぐことができ、雌スプライン27の寸法精度の向上と雌スプライン27の形成の容易性とを両立させることが可能となる。さらに、雌スプライン27に対して後の研磨が不要であり、低コスト化に貢献することができる。
As mentioned above, according to the manufacturing method of the
また、本実施形態のスプライン形成工程(St3)では、第二熱処理工程(St4)により生じる雌スプライン27の歪みを予め予測(考慮)して、雌スプライン27を予め形成している。
つまり、前記のとおり、二次中間品W2(図6)に形成されている雌スプライン27のスプライン歯28は、第二熱処理工程によって歪みが発生することがありえるが、スプライン形成工程では、この歪みの量について予め設計値とは異なる形状として雌スプライン27を形成しておく。
In the spline formation step (St3) of the present embodiment, the
That is, as described above, the
具体的には、第二熱処理によって、スプライン歯28の歯面が周方向一方側に傾く場合、つまり、スプライン歯28に周方向一方側への反りが発生する場合、スプライン形成工程では、設計形状に対してその傾く量(反り量)について周方向他方側へ予め変形させたスプライン歯28を形成する。これにより、第二熱処理工程によって歪みが発生すると、スプライン歯28の形状は設計値(設計形状)に近づく。なお、第二熱処理工程によるスプライン歯28の周方向への傾き量(反り量)は、最も大きい部分で、例えば10〜30μm程度である。
Specifically, when the tooth surface of the
このような設計形状に対して予め変形させた雌スプライン27(スプライン歯28)をブローチ加工によって形成するためには、ブローチの刃形状をこれに対応させた形状とする、又は、ブローチを周方向に傾けた状態としながら、若しくは、ブローチを周方向に傾ける方向の力を加えながら、設計形状を得ることが可能となるブローチを直線的に往復動させればよい。 In order to form the female spline 27 (spline teeth 28) deformed in advance with respect to such a design shape by broaching, the shape of the blade of the broach is made to correspond to this, or the broach is made in the circumferential direction. The broach that can obtain the design shape may be linearly reciprocated while the force is applied in the direction in which the broach is inclined in the circumferential direction.
また、前記のとおり、雌スプライン27を、歪み量について予め設計値とは異なる形状として形成するが、このためには、一度、設計値とおりに雌スプラインを形成した二次中間品W2に対して第二熱処理工程を実施し、その雌スプラインの歪み量を測定し、この測定値を、スプライン形成工程にフィードバックさせればよい。
In addition, as described above, the
このように、雌スプライン27を内周面34に形成した後に(つまり、スプライン形成工程後に)、この内周面側11に対して第二熱処理工程を行うことで、この第二熱処理工程により雌スプライン27が許容値よりも大きく歪むことがあっても、スプライン形成工程では、この内周面側11に対する第二熱処理工程による雌スプライン27の歪みを予め予測して、雌スプライン27を形成することで、雌スプライン27の寸法精度を許容値の範囲内に収めることが可能となる。
As described above, after the
以上より、本実施形態に係る内筒体10の製造方法によれば、内筒体10となる一次中間品W1に対して、先にその外周面側12について第一熱処理工程を終えてから、その内周面側11に雌スプライン27を形成する(スプライン形成工程)。そして、その内周面側11について第二熱処理工程を行うことで、従来のような内周面側及び外周面側を共に後で熱処理する場合に比較して、雌スプライン27の熱処理による歪み(変形)を緩和することができ、精度の良い雌スプライン27を有する内筒体10を製造することが可能となる。
As mentioned above, according to the manufacturing method of the
また、本発明の車輪用軸受装置の内筒体の製造方法は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態であってもよく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更することができる。また、この製造方法によって製造される内筒体10の形状も、図示する形状に限らない。
Moreover, the manufacturing method of the inner cylinder of the wheel bearing device of the present invention is not limited to the illustrated form, and may be other forms within the scope of the present invention, and the scope of the invention described in the claims. It can change suitably in the inside. Further, the shape of the
例えば、前記実施形態では、スプライン形成工程において、一次中間品W1の内周面33の周方向の全体を対象として同時に、雌スプライン27(スプライン歯28)を形成する場合を説明したが、内周面33を複数の領域に分けて、これら領域毎に雌スプラインを順次、形成してもよい。
For example, in the above-described embodiment, the case where the female spline 27 (spline teeth 28) is simultaneously formed in the spline forming step for the entire circumferential direction of the inner
また、製造される内筒体10はインホイールモータユニットに用いられる場合を説明したが、これに限らず、内筒体10は他の装置用においても用いることができる。例えば、エンジンにより走行する自動車用の車輪用軸受装置に用いられる内筒体を、本発明の製造方法により製造することも可能である。
Moreover, although the case where the manufactured
10:内筒体 11:内周面側 12:外周面側 21:回転輪 26:内筒体の内周面 27:雌スプライン 33:一次中間品の内周面 W1:1次中間品 W2:2次中間品 10: Inner cylinder 11: Inner peripheral surface side 12: Outer peripheral surface side 21: Rotating wheel 26: Inner peripheral surface of inner cylindrical body 27: Female spline 33: Inner peripheral surface of primary intermediate product W1: Primary intermediate product W2: Secondary intermediate product
Claims (3)
円筒形状である一次中間品の外周面側に対して熱処理を行う第一熱処理工程と、
前記第一熱処理工程の後、前記一次中間品の内周面に対して雌スプラインを形成して二次中間品を製造するスプライン形成工程と、
前記二次中間品の内周面側に対して熱処理を行う第二熱処理工程と、
を備えていることを特徴とする車輪用軸受装置の内筒体の製造方法。 A method of manufacturing an inner cylinder of a wheel bearing device in which a female spline is formed on an inner peripheral surface,
A first heat treatment step for performing heat treatment on the outer peripheral surface side of the primary intermediate product having a cylindrical shape;
After the first heat treatment step, a spline forming step for producing a secondary intermediate product by forming a female spline on the inner peripheral surface of the primary intermediate product;
A second heat treatment step for performing heat treatment on the inner peripheral surface side of the secondary intermediate product;
A method for producing an inner cylinder of a wheel bearing device.
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