JP5105726B2 - 車輪用軸受装置 - Google Patents
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Description
駆動輪支持用の車輪用軸受装置では、等速ジョイントのステム部と嵌合するハブの内径面セレーション部は、歯状となっているため、谷の部分が高応力となることがあり、また微細な変形・変位の繰り返しにより、ハブと等速ジョイントのセレーションの歯が擦れることにより摩耗する。これらの繰り返しにより、セレーションの歯の谷に亀裂が生じ、耐久性が低下する。また、摩耗が進み、歯が摩減し、駆動力が伝達できなくなったりする。
具体的には、前記微細フェライト・パーライト組織は、前記熱間鍛造工程の最後に、前記部品に冷媒を浴びせることで部分的に冷却することにより得られる。または、熱間鍛造工程が複数段階の鍛造工程からなる場合に、最終段階の鍛造工程の前に冷却を行い、その後に最終段階の鍛造工程を行うことで得られる。前記焼戻マルテンサイト組織は、熱間鍛造工程の最後に、前記部品を部分的に、マルテンサイト・スタート・ポイント以下まで冷却し、その後、復熱焼戻しを行うことで得られる。前記上部ベイナイト組織および下部ベイナイト組織は、熱間鍛造工程の最後に、所定の冷却速度に制御し、室温程度まで冷却することで得られる。下部ベイナイト組織は、上部ベイナイト組織の場合よりも冷却速度を遅くすることで得られる。
しかし、このような繰り返し発生する高応力に対して、ハブのセレーションまたはスプラインの形成された内径面が、前記非標準組織とされていると、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、セレーションまたはスプラインの歯谷から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→亀裂の振動伸展→ハブの破損、という作用が抑えられて、長寿命化される。
非標準組織の部分を、熱間鍛造の工程中または工程の最後に冷却することで得る場合、ショットピーニングと異なり、ハブの貫通孔の内径が狭くても容易に処理が行える。また高周波熱処理と異なり、熱ひずみによって熱処理後の歯の精度が悪化し、等速ジョイントの組み込み荷重が大きくなったり、ガタが生じる等の問題が回避される。
前記非標準組織とする部分は、ハブの全体の表面としても良いが、前記貫通孔の内径面におけるセレーションまたはスプラインの形成部分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。
非標準組織の部分の硬さの下限は、硬度アップによる疲れ強さおよび耐磨耗性向上のために、母材硬さ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。非標準組織の部分の硬さの上限は、被削性確保のために40HRC以下であることが好ましい。
使用材料は炭素鋼(C量0.4〜0.8%)であるが、S53Cの場合、標準部分の硬さは、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。
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。
ハブ14のアウトボード側の端面における前記貫通孔21の開口周縁は、前記ステム部42aの先端の雄ねじ部に螺着したナット43またはその下に敷かれる座金44が接する座面45となる。ナット45の締め付けによって、等速ジョイント外輪42の段面42bが内輪15の幅面に押し付けられ、車輪用軸受装置と等速ジョイント41との結合が行われる。
非標準組織部分30の非標準組織は、熱間鍛造工程の途中または最後に、冷媒を浴びせることで、ハブ14を局部的に冷却することなどで得た組織であり、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。
図3(A)に示すように、ハブ14の1個分の素材となるビレットW1が、バー材あるいはパイプ材(図示せず)を定寸に切断することで準備される。このビレットW1は、熱間鍛造の工程として、複数の工程、ここでは鍛造1パス、鍛造2パス、鍛造3パスを経て、次第にハブの形状に近づけ、最終鍛造工程(鍛造3パス)で、ハブ14のおおまかな形状となる鍛造仕上がり品の素材W4を得る(同図(B)〜(D))。
冷媒の吹き付けは、噴出し孔を多数開けたノズル(図示せず)を使用しても良いし、またハブ14となる素材W3,W4を回転させるのであれば、1箇所の噴出し孔を持つノズルから吹き付けるものであっても良い。
図5において、横軸は時間の経過を、縦軸は温度を示す。図中のA3 は、A3 変態点となる温度、A1 はA1 変態点となる温度である。Ms はマルテンサイト・スタート・ポイント(以下「Ms 点」と称す)であり、Mf はマルテンサイト・フィニッシュ・ポイント(以下「Mf 点」と称す)である。
素材となる鋼材は、例えばS53C等のC量が0.4〜0.8%の炭素鋼である。
しかし、このような繰り返し発生する高応力に対して、ハブ14のセレーション21aの形成された内径面が、前記非標準組織の部分30とされていると、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、セレーション21aの歯谷から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→亀裂の伸展→ハブの破損、という作用が抑えられて、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、貫通孔21の内径面におけるセレーション21aの形成部分という必要部分のみとすると、被削性などの加工性の低下が最小限に抑えられる。
なお、これらの各実施形態において、特に説明する事項の他は、図1ないし図5と共に説明した第1の実施形態と同じである。
2…外方部材
3…転動体
6〜9…軌道面
14…ハブ
14a…軸部
15…内輪
17…車輪取付用フランジ
21…貫通孔
21…セレーション
30…非標準組織となる部分
41…等速ジョイント
42…継手外輪
42a…ステム部
43…ナット
Claims (4)
- 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およびこのハブの軸部の外周に嵌合した内輪からなり、前記ハブが中心部に、等速ジョイントの継手部材のステム部を挿通させる貫通孔を有し、この貫通孔の内径面に前記ステム部に設けられたセレーションまたはスプラインと噛み合うセレーションまたはスプラインを有する車輪用軸受装置において、
前記ハブが鋼材の熱間鍛造品であってその母材部分が標準組織であり、前記ハブの前記貫通孔の内径面における前記セレーションまたはスプラインの形成部分が非標準組織の部分とされ、前記非標準組織が、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ることを特徴とする車輪用軸受装置。 - 請求項1において、前記非標準組織が、熱間鍛造の工程中または工程の最後に冷却して自己復熱させるかまたは復熱保持焼戻しをすることで得られた組織である車輪用軸受装置。
- 請求項1または請求項2において、前記ハブおよび内輪に各列の軌道面を有するものである車輪用軸受装置。
- 請求項1または請求項2において、前記ハブが軌道面を有せず、前記内輪が複列の軌道面を有するものである車輪用軸受装置。
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