JP4561389B2 - 軸受ユニットの外側部材 - Google Patents
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Description
このような複雑な形状を有する内側部材1および外側部材2は、従来、0.5質量%程度の炭素を含有する中炭素鋼からなる素材を用い、熱間鍛造で所定形状に加工した後、軌道溝の表層部を高周波焼入れにより硬化させることで製造されている。
本発明の軸受ユニット外側部材は、車輪支持用軸受ユニットとして好適である。
本発明はまた、複列の軌道を有する外輪およびフランジが一体になっている軸受ユニット外側部材を、素材を鍛造工程で成形した後に不要部分(両軌道の間の部分を繋ぐ部分)を除去する工程を経て製造する方法において、軸線を含む断面における両軌道の転動体接触点間の距離(a)に対する、前記断面における塑性流れの中心点の前記接触点間の中心点からのずれ量(b)の比(b/a)が、0.20以下になるように前記鍛造工程および除去工程の条件を設定することを特徴とする軸受ユニット外側部材の製造方法を提供する。
複列の軌道を有する外輪およびフランジが一体になっている軸受ユニット外側部材を、素材を鍛造工程で成形した後に不要部分(両軌道の間の部分を繋ぐ部分)を除去する工程を経て製造すると、軸線を含む断面における両軌道の間の部分に、鍛流線が折れ曲がって方向性を持って並んだ塑性流れが生じる。そして、前記断面における両軌道の転動体接触点間の距離(a)に対する、前記断面における塑性流れの中心点の前記接触点間の中心点からのずれ量(b)の比(b/a)が0.20以下となるようにすることで、素材の芯部が軌道溝の表層部に存在しないようにすることができる。
また、前記比(b/a)が0.20以下の同じ値である場合、軸線を含む断面における両軌道の転動体接触点間の中心線と、前記断面における塑性流れを示す直線とのなす角度が、45°以下になるようにすることで、前記角度が45°を超える場合と比較して、素材の芯部が軌道溝の表層部に存在する確率を低減できる。
図1は、この実施形態の軸受ユニット外側部材を示す断面図である。この断面図は軸線を含む断面である。
この外側部材2は、二列の軌道21a,21bを有する外輪21と、車体の懸架装置(車体側部材)を固定するボルト穴22aが形成されたフランジ22と、が一体に形成されたものである。
また、軌道21aの玉(転動体)3の接触点をP1 、軌道21bの玉(転動体)3の接触点をP2 、両接触点間の中心点をPc とする。点P1 と点P2 との距離をa、点Pc を通り軸線に垂直な線(両軌道の転動体接触点間の中心線)をLC 、点PS を通り軸線に垂直な線をLS とする。点PC と点PS とのずれ量(線LC と線LS との距離)をbとする。
図2は、この実施形態の軸受ユニット外側部材を示す断面図である。この断面図は軸線を含む断面である。
この外側部材2は、二列の軌道21a,21bを有する外輪21と、車体の懸架装置(車体側部材)を固定するボルト穴22aが形成されたフランジ22と、が一体に形成されたものである。
すなわち、図2の外側部材2は、距離aに対するずれ量bの比(b/a)は0であり、直線(両軌道の転動体接触点間の中心線)LC と直線(塑性流れを示す直線)LSCとのなす角度θが17°になっている。
この外側部材2は、二列の軌道21a,21bを有する外輪21と、車体の懸架装置(車体側部材)を固定するボルト穴22aが形成されたフランジ22と、が一体に形成されたものである。
この断面において、両軌道21a,21bの間の部分210に、鍛流線Tが折れ曲がって方向性を持って並んだ塑性流れが生じている。この塑性流れを示す直線をLSCとする。直線LSCと前記部分210の内周面との交点(塑性流れの中心点)をPS とする。
図3の外側部材2は、距離aに対するずれ量bの比(b/a)が0.19になっており、直線(両軌道の転動体接触点間の中心線)LC と直線(塑性流れを示す直線)LSCとのなす角度θが56°になっている。なお、直線LS は直線LC と平行であるため、図3では、角度θを直線LSCと直線LS との角度として表示している。
先ず、図4(a)に示すように、円柱状の素材を用意し、据え込み工程により、円柱の軸方向両側から押し潰す。これにより、図4(b)に示す状態とする。次に、鍛造工程にり、図4(c)に示すように、フランジ21と外輪22と、両軌道の間の部分210を繋ぐ部分23とが一体化された形状に成形する。次に、ピアスパンチ工程により、繋ぎ部分23を除去して、図4(d)に示す形状とする。
そして、図5(a)〜(c)に示すように、軸方向におけるフランジ21の位置および繋ぎ部分23の位置とフランジ21の厚さを変えることにより、比(b/a)および角度θが異なる外側部材2を得ることができる。
No. 1では、フランジ22の軸方向での位置(図5のJ2 )を端部(図5のJ0 )から20.0mmの位置とし、繋ぎ部分23の軸方向での位置(図5のJ3 )を端部(図5のJ0 )から21.0mmの位置とした。
No. 3では、フランジ22の軸方向での位置(図5のJ2 )を端部(図5のJ0 )から19.0mmの位置とし、繋ぎ部分23の軸方向での位置(図5のJ3 )を端部(図5のJ0 )から22.0mmの位置とした。
No. 5では、フランジ22の軸方向での位置(図5のJ2 )を端部(図5のJ0 )から18.5mmの位置とし、繋ぎ部分23の軸方向での位置(図5のJ3 )を端部(図5のJ0 )から23.0mmの位置とした。
No. 7では、フランジ22の軸方向での位置(図5のJ2 )を端部(図5のJ0 )から17.0mmの位置とし、繋ぎ部分23の軸方向での位置(図5のJ3 )を端部(図5のJ0 )から23.0mmの位置とした。
No. 9では、フランジ22の軸方向での位置(図5のJ2 )を端部(図5のJ0 )から15.0mmの位置とし、繋ぎ部分23の軸方向での位置(図5のJ3 )を端部(図5のJ0 )から23.5mmの位置とした。
No. 11では、フランジ22の軸方向での位置(図5のJ2 )を端部(図5のJ0 )から14.5mmの位置とし、繋ぎ部分23の軸方向での位置(図5のJ3 )を端部(図5のJ0 )から24.0mmの位置とした。
No. 13では、フランジ22の軸方向での位置(図5のJ2 )を端部(図5のJ0 )から14.0mmの位置とし、繋ぎ部分23の軸方向での位置(図5のJ3 )を端部(図5のJ0 )から24.5mmの位置とした。
No. 15では、フランジ22の軸方向での位置(図5のJ2 )を端部(図5のJ0 )から13.5mmの位置とし、繋ぎ部分23の軸方向での位置(図5のJ3 )を端部(図5のJ0 )から25.5mmの位置とした。
試験軸受用の玉3としては、SUJ2製で通常の熱処理が施されたものを用い、内輪10aは以下の方法で作製した。先ず、山陽特殊製鋼の高清浄度SUJ2鋼製の円柱状素材(直径50mm×軸方向寸法1m)を、軸方向で42mmに切断した後、旋削加工で内輪形状にした。次に、840℃に加熱した後に冷却する焼入れを行った後、180℃で2時間の焼戻し処理を施して、表面硬さをHRC61にした。次に、研削加工を行って、軌道11aの溝形状を含む各寸法が正確な寸法になるようにした。
また、各サンプル毎に10個の軸受を用意して試験を行い、L10寿命を調べた。
また、その結果を、外側部材の比(b/a)とL10寿命との関係を示すグラフにまとめた。このグラフを図8に示す。さらに、外側部材の角度θとL10寿命との関係を示すグラフを得た。このグラフを図9に示す。
1a 第1の部材(ハブ輪)
1b 第2の部材
11b 内輪軌道
11 内輪
12 ハブ
13 フランジ
2 外側部材
21 外輪
210 両軌道の間の部分
21a 軌道溝
21b 軌道溝
22a 懸架装置(車体側部材)を固定するボルト穴
22 フランジ
23 繋ぎ部分
3 玉(転動体)
4 保持器
5 第1のシール
6 第2のシール
7 スリンガ
8 車輪側部材
LSC 塑性流れを示す直線
PS 塑性流れの中心点
P1 ,P2 接触点
Pc 両接触点間の中心点
b 点PC と点PS とのずれ量
Claims (4)
- 複列の軌道を有する外輪およびフランジが一体になっている軸受ユニット外側部材であって、
素材を鍛造工程で成形した後に不要部分を除去する工程を経て製造され、
軸線を含む断面における両軌道の転動体接触点間の距離をaとし、
前記断面における両軌道の間の部分に生じた、鍛流線が折れ曲がって方向性を持って並んだ塑性流れを示す直線と、前記部分の内周面との交点を、前記断面における塑性流れの中心点とし、この中心点の前記接触点間の中心点からのずれ量をbとしたとき、
これらの比(b/a)が0.20以下であり、
軸線を含む断面における両軌道の転動体接触点間の中心線と、前記断面における前記塑性流れを示す直線とのなす角度が、45°以下であることを特徴とする軸受ユニット外側部材。 - 請求項1に記載の外側部材と、内輪と、転動体を備えたことを特徴とする軸受ユニット。
- 複列の軌道を有する内輪、車軸を内嵌するハブ、および車輪側部材を固定するフランジからなる内側部材と、請求項1に記載の外側部材と、転動体を備えたことを特徴とする車輪支持用軸受ユニット。
- 複列の軌道を有する外輪およびフランジが一体になっている軸受ユニット外側部材を、素材を鍛造工程で成形した後に不要部分を除去する工程を経て製造する方法において、
軸線を含む断面における両軌道の転動体接触点間の距離をaとし、
前記断面における両軌道の間の部分に生じた、鍛流線が折れ曲がって方向性を持って並んだ塑性流れを示す直線と、前記部分の内周面との交点を、前記断面における塑性流れの中心点とし、この中心点の前記接触点間の中心点からのずれ量をbとしたとき、
これらの比(b/a)が0.20以下になり、
軸線を含む断面における両軌道の転動体接触点間の中心線と、前記断面における前記塑性流れを示す直線とのなす角度が、45°以下になるように、
前記鍛造工程および除去工程の条件を設定することを特徴とする軸受ユニット外側部材の製造方法。
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