JP4013836B2 - 転がり軸受装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円すいころを使用する転がり軸受装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円すいころを使用する転がり軸受装置は、自動車の車輪支持用のほか、各種の機械装置の回転部材の支持に使用されている。
【０００３】
図５を参照して、自動車の車輪支持用としての転がり軸受装置２１を説明すると、この転がり軸受装置２１は、外輪２２と、ハブ軸２３と、内輪２４と、２組の円すいころ２５，２６とを備えており、複列円すいころ軸受タイプとなっている。
【０００４】
ハブ軸２３には、その軸方向一方側に、車輪を取り付けるためのハブフランジ２３ａが一体に形成され、軸方向他方側の小径部２３ｂには、内輪２４が嵌着されている。
【０００５】
さらに、ハブ軸２３には、前記ハブフランジ２３ａ寄りの外周部に、円すいころ２５に対応して、ハブフランジ２３ａの側に向けてテーパ状に広がる軌道部２７が形成されるとともに、この軌道部２７の大径側に大鍔部２８が形成されている。この大鍔部２８の軌道部２７側の面が、円すいころ２５の大端面を案内する案内面２８ａとなっている。
【０００６】
従来、この種の転がり軸受装置では、大鍔部２８の案内面２８ａが軌道部２７に向けて傾斜しているのに対して、大鍔部２８の外周面２８ｂは軸方向とほぼ平行になって、案内面２８ａと外周面２８ｂとの角部は、鋭角の角度γとなっている(例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２２５１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記転がり軸受装置２１の場合、ハブフランジ２３ａの付け根辺りから大鍔部２８、さらに軌道部２７から小径部２３ｂにかけて局部的な高周波焼き入れを施して、図中のクロスハッチングで示す硬化層２３ｃを形成して、軌道部２７の性能確保を図っている。
【０００９】
しかしながら、この高周波熱焼き入れに際しては、大鍔部２８の外周角部、すなわち、大鍔部２８の案内面２８ａと外周面２８ｂとに囲まれた部分は、鋭角のエッジとなっているので、この部分に誘導電流が過度に集中して、過熱状態となり、大鍔部２８の近傍で焼き割れが生じるおそれがあり、最終製造工程を経た製品に対して全数検査をすることなどが要求されていた。
【００１０】
したがって、本発明は、大鍔部の構造に改良を加えることで高周波焼き入れに際しての大鍔部での焼き割れをなくした転がり軸受装置を提供することを、解決すべき課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外輪部材の内径側に複数の円すいころを介して回転可能に支持される内輪部材を備え、前記内輪部材の外周部に形成されるテーパ状の軌道部の大径側に、円すいころの大端面を案内する案内面を備えた大鍔部が形成され、前記内輪部材の外周部の少なくとも軌道部と大鍔部とを含む部分の表面には、高周波焼き入れによる硬化層が形成されている転がり軸受装置において、前記大鍔部の外周面とその案内面とがなす角度を鈍角に設定し、前記大鍔部の体積を、前記角度が鋭角である場合よりも増大させたことにより、上述した課題を達成している。
【００１２】
本発明の転がり軸受装置は、自動車の車輪支持用転がり軸受装置(ハブユニット)に好ましく適用することができるが、その用途はこれに限定されるものではなく、各種の機械装置の回転部材の支持に適用可能である。ハブユニットに適用した場合、前記内輪部材はハブ軸に相当する。ハブユニットとしては、駆動輪用、従動輪用を問わない。
【００１３】
上記構成において、内輪部材の外周部の大鍔部等を含む部分を、高周波焼き入れにより局部的に硬化処理する際、大鍔部の外周角部は、鈍角の角部となっているから、従来のようにエッジ効果により誘導電流が過度に集中することがない。また、大鍔部の外周角部は、鈍角となることで、体積が増大していて熱容量が大きい。そのため、大鍔部には局部的な過熱が起こらず、焼き割れの発生が防止もしくは抑制できるようになった。
【００１４】
なお、大鍔部の外周面と案内面とは、互いに接するまで延長している必要はなく、大鍔部の案内面と外周面とで構成される大鍔部の外周角部は、先端が面取り加工されていてもよいし、丸みを有するよう湾曲加工されていてもよい。
【００１５】
本発明の望ましい実施形態としては、大鍔部の外周面とその案内面とがなす角度を、前記案内面と軸方向に平行な線とがなす対軸線角度に２０°を加えた角度を越え、かつ前記対軸線角度に９０°を加えた角度を越えない範囲とした実施形態が挙げられる。
【００１６】
大鍔部の案内面と外周面との角度が、前記の角度範囲を下回る角度である場合、高周波焼入れの仕方の違い、たとえば、高周波コイルと大鍔部との間隔が狭い、等の違いによっては、大鍔部の外周角部が過熱することがあり、所期通りの焼き割れ防止の効果が得られなくなる。大鍔部の案内面と外周面との角度が、前記の角度範囲を上回る角度である場合、大鍔部の外周面の立ち上がり角度が急峻になりすぎ、大鍔部の近傍の構造を、従来とは大幅に異なる形に変更する必要が生じ、実用的ではない。
【００１７】
最も望ましい実施形態は、大鍔部の案内面と外周面とのなす角度が、対軸線角度よりも、２５°〜４５°大きい角度範囲に含まれている場合である。
【００１８】
この実施形態では、焼き割れ防止効果が確実となるほか、大鍔部等の加熱部分の温度が平均化し、均質の硬化層が得られる。また、大鍔部とその近傍の形状が大幅に変化しないので、大鍔部の近傍に設けられるシールについては、従来通りのシールが使用できる。
【００１９】
さらに、自動車の車輪支持用転がり軸受装置(ハブユニット)である場合、大鍔部の外周面は、ハブフランジに向けてテーパ状に広がることになるが、この外周面を、凹凸や段落部なしにハブフランジまで延長することができ、形状が単純化することで、それだけ内輪部材（ハブ軸）の製造が容易になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る転がり軸受装置を、図面を参照して詳細に説明する。図１ないし図３は、本発明の一実施形態に係り、図１は転がり軸受装置の縦断側面図、図２は、図１の要部であるハブ軸の拡大断面図、図３は、図１のハブ軸のさらなる拡大断面図である。図１の右側は車両インナー側を、また、左側は車両アウター側を示す。
【００２１】
本実施形態の転がり軸受装置１は、外輪２と、内輪部材としてのハブ軸３と、内輪４と、２組の円すいころ５，６と、ボルト７と、保持器８，９と、シール１０，１１とを備えており、複列円すいころ軸受タイプとなっている。
【００２２】
外輪２は、内周に複列に軌道部２ａ，２ｂを有し、外周部には突部２ｃが形成され、この突部２ｃを介して車体側の部材に取り付けられる。
【００２３】
ハブ軸３は、外輪２の内径側に円すいころ５，６を介して回転可能に支持されるもので、軸部３１と、この軸部３１の軸方向一方側（車体アウター側）から径方向外向きに延出するハブフランジ３２と、インロー部３６とからなる。図示しないブレーキ装置のディスクロータや駆動輪の車輪は、ハブフランジ３２とインロー部３６に対してボルト７で固定される。
【００２４】
ハブ軸３の軸部３１は、中心部に軸方向に貫通する軸孔３１ａを有し、この軸孔３１ａには、駆動軸(図示せず)がスプライン嵌合される。軸部３１の軸方向他方側（車体インナー側）には小径部３１ｂがあって、この小径部３１ｂに前記内輪４が嵌着されている。
【００２５】
小径部３１ｂとハブフランジ３２の間で、軸部３１の外周には、一方の組の円すいころ５に対応して、ハブフランジ３２側に向けてテーパ状に広がる軌道部３３が形成されている。さらに、軌道部３３の大径側に、円すいころ５の大端面を案内する案内面３４ａを有する大鍔部３４が形成されている。なお、符号３５は、大鍔部３４の案内面３４ａと軌道部３３との入隅部に形成された逃げ溝である。
【００２６】
軸部３１の軌道部３３と、これと径方向に対向する外輪２の一方の軌道部２ａとの間に一組の円すいころ５が配置され、外輪２の他方の軌道部２ｂと内輪４の軌道部との間に、他の組の円すいころ６が配置されている。保持器８，９は、各組の円すいころ５，６を保持している。シール１０，１１は、外輪２の軸方向両端に設けられている。
【００２７】
軸部３１の外周各部のうち、大鍔部３４から小径部３１ｂに至る領域には、高周波焼き入れにより、クロスハッチングで示す硬化層３１ｃが形成されている。高周波焼き入れにより、軸部３１の表面部は、８００〜９００℃程度に加熱され、硬化される。軸部３１は、この高周波焼き入れ後に、２００℃程度の低温で焼き戻しされる。
【００２８】
図２および図３を参照して本実施形態の特徴を説明すると、本実施形態では、大鍔部３４の外周角部３４ｃの内角を鈍角に設定して、外周角部３４ｃから尖鋭なエッジ形状をなくすとともに、その角部３４ｃの体積を増大させている。
【００２９】
従来では、大鍔部３４の外周面３４ｂは、その直径が一様、つまり軸方向に平行な線Ｐに沿うか、あるいはその線Ｐよりも車両アウター側に向けて１０°程度の勾配でテーパ状に直径が増大する程度のもので、大鍔部３４の案内面３４ａと外周面３４ｂとがなす角度が鋭角になっていた。
【００３０】
これに対して、本実施形態における大鍔部３４の案内面３４ａと外周面３４ｂとのなす角度θを鈍角に設定したことに特徴を有している。
【００３１】
この場合の角度θは、具体的には、次式(１)で示すように、大鍔部３４の案内面３４ａが軸方向に平行な線Ｐに対してなす角度α（この明細書では、対軸線角度という）に２０°を加えた角度β1を越えた鈍角から、この対軸線角度αに９０°を加えた角度β2を越えない鈍角の範囲に含まれていることが好ましい。
【００３２】
α＋２０°＜θ＜α＋９０° …(１)
図示の例の場合、大鍔部３４の案内面３４ａと外周面３４ｂとのなす角度θは、対軸線角度αよりも３０°程度大きい鈍角に設定されている。
【００３３】
なお、大鍔部３４の外周面３４ｂは、軸方向に対して一定の角度を保って、ハブフランジ３０の内側面にまで延長しており、ハブフランジ３０の手前に凹凸や段落部は形成されていないことが好ましい。
【００３４】
上記構成によれば、大鍔部３４の外周角部３４ｃ、すなわち、大鍔部３４の案内面３４ａと外周面３４ｂとに囲まれた部分は、鈍角の角部となっているから、この大鍔部３４等を含む部分を高周波焼き入れにより局部的に硬化させる際、エッジ効果が抑制されるか、生じにくくなる。また、大鍔部３４の外周角部３４ｃは体積が増大して熱容量が大きくなるから、大鍔部３４に局部的な過熱が起きるような可能性が大幅に低減し、高周波焼き入れの応力による焼き割れの発生が、従来よりも大きく低減されるか、あるいは全く防止されるようになる。
【００３５】
なお、図示のように、大鍔部３４の案内面３４ａと外周面３４ｂとのなす角度θが、対軸線角度αよりも３０°程度大きい角度に設定されていると、高周波焼き入れの仕方に影響されず、確実に焼き割れ防止効果が得られるほか、大鍔部３４等の焼き入れ部分の温度が平均化し、均質の硬化層が得られる。また、大鍔部３４の外周面３４ｂの立ち上がり角度は急峻ではないので、近傍に設けられるシール１０については、従来通りのシールが使用できる。さらに、大鍔部３４の外周面３４ｂは、凹凸や段落部なしにハブフランジ３２まで延長することができ、ハブ軸３の形状が単純化する。
【００３６】
本発明は、図４に示すように、円すいころを使用する他のタイプの転がり軸受装置に実施することができる。図４は、本発明の他の実施形態に係る転がり軸受装置のハブ軸の縦断側面図で、ハブ軸以外の構成部分は、鎖線で示している。
【００３７】
この実施形態の転がり軸受装置は、従動輪用で、ハブ軸３の軸部３１は中実になっている。大鍔部３４の案内面３４ａと外周面３４ｂとのなす角度θが、鈍角になっている点を含め、他の構成は、図１ないし図３の実施形態と同じである。
【００３８】
本発明は、上記のほか、各種の機械装置の回転部材の支持用として、たとえば、圧延機のロールネック用や、鉄道車両の駆動装置用として適用可能である。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、大鍔部の案内面と外周面とに囲まれる外周角部が尖鋭なエッジを形成しないので、局部的な高周波焼き入れによる硬化処理で、焼き割れの発生することが防止もしくは抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る転がり軸受装置の縦断側面図
【図２】図１の要部の拡大断面図
【図３】図１の要部のさらなる拡大断面図
【図４】本発明の他の実施形態に係る転がり軸受装置のハブ軸の縦断側面図
【図５】従来の転がり軸受装置のハブ軸の縦断側面図
【符号の説明】
２ 外輪 ３ ハブ軸（内輪部材）
５，６ 円すいころ
３３ 軌道部
３４ 大鍔部 ３４ａ 案内面 ３４ｂ 外周面
θ 角度（大鍔部の案内面と外周面との間）

Claims (2)

  1. 外輪部材の内径側に複数の円すいころを介して回転可能に支持される内輪部材を備え、前記内輪部材の外周部に形成されるテーパ状の軌道部の大径側に、円すいころの大端面を案内する案内面を備えた大鍔部が形成され、前記内輪部材の外周部の少なくとも軌道部と大鍔部とを含む部分の表面には、高周波焼き入れによる硬化層が形成されている転がり軸受装置において、
    前記大鍔部の外周面とその案内面とがなす角度を鈍角に設定し、前記大鍔部の体積を、前記角度が鋭角である場合よりも増大させたことを特徴とする転がり軸受装置。
  2. 前記大鍔部の外周面とその案内面とがなす角度を、前記案内面と軸方向に平行な線とがなす対軸線角度に２０°を加えた角度を越え、かつ前記対軸線角度に９０°を加えた角度を越えない範囲とした、請求項１に記載の転がり軸受装置。
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