JP5890636B2 - Wheel bearing device - Google Patents
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Description
本発明は、自動車等の車輪を懸架装置に対して回転自在に支承する車輪用軸受装置に関するものである。 The present invention relates to a wheel bearing device that rotatably supports a wheel of an automobile or the like with respect to a suspension device.
自動車等の車両の車輪用軸受装置には、駆動輪用のものと従動輪用のものとがある。特に、自動車の懸架装置に対して車輪を回転自在に支承する車輪用軸受装置は、低コスト化は言うまでもなく、燃費向上のための軽量化が進んでいる。 2. Description of the Related Art Wheel bearing devices for vehicles such as automobiles include those for driving wheels and those for driven wheels. In particular, a wheel bearing device that rotatably supports a wheel with respect to a suspension device of an automobile has been reduced in weight for improving fuel consumption, not to mention cost reduction.
従来の車輪用軸受装置では、外方部材の内周に複列の外側転走面が形成され、この複列の外側転走面間に肩部が形成されている。そして、車両の旋回走行時には、タイヤからのモーメント荷重により軸受内部で傾き、転動体が外側転走面の肩部を通過することがある。この種の外方部材は、例えば、S53C等の中炭素鋼で形成され、少なくとも複列の外側転走面が高周波焼入れによって所定の硬化層が形成されるが、高周波焼入れ時に焼き割れ等が発生しないように熱処理条件や面取り部の形状・寸法を充分管理しても、オーバーヒート気味になり結晶粒が粗粒化してしまう恐れがあった。組織が粗粒化すると、転動疲労寿命の低下に繋がる。また、肩乗り上げ時、エッジロードによる短寿命を肩部の形状等で対策をしようとしても限界があった。ここで、肩乗り上げとは、ボールの接触楕円が外側転走面から外れる現象を言い、また、エッジロードとは、角部等に発生する過大な応力集中のことで、早期剥離の要因の一つとなる現象を言う。 In a conventional wheel bearing device, a double row outer rolling surface is formed on the inner periphery of the outer member, and a shoulder is formed between the double row outer rolling surfaces. When the vehicle is turning, the rolling element may tilt inside the bearing due to the moment load from the tire, and the rolling element may pass through the shoulder of the outer rolling surface. This type of outer member is made of, for example, medium carbon steel such as S53C, and a predetermined hardened layer is formed by induction hardening on at least the double row outer raceway surface. Even if the heat treatment conditions and the shape / dimensions of the chamfered part are sufficiently controlled so as to prevent the crystal grains from being overheated, the crystal grains may be coarsened. When the structure becomes coarse, the rolling fatigue life is reduced. In addition, when riding on the shoulder, there was a limit in trying to take measures against the short life due to edge loading with the shape of the shoulder. Here, shoulder climbing refers to a phenomenon in which the contact ellipse of the ball deviates from the outer rolling surface, and edge load is an excessive stress concentration occurring at the corners, etc. Says the phenomenon that becomes one.
そこで、本出願人は、こうした問題を解決した車輪用軸受装置を提案している。この車輪用軸受装置の外方部材51は、図14(a)に示すように、複列の外側転走面51a、51b間に円筒状の肩部52が鍛造加工により形成され、これら複列の外側転走面51a、51bが旋削加工された後、高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化層53が形成されている(図中クロスハッチングにて示す)。そして、複列の外側転走面51a、51bから肩部52にかけて焼入鋼切削により環状の切欠き部54が形成されている。この切欠き部54は、(b)に示すように、少なくとも硬化層53の範囲が全て除去されるように所定の幅に形成されている(図中二点鎖線にて示す)。これにより、高周波焼入れによって複列の外側転走面51a、51bと肩部52とのエッジ部55がオーバーヒートし、結晶粒が粗粒化して悪化していても確実に除去することができ、焼割れによる亀裂や欠けによる軸受の短寿命を防止することができる(例えば、特許文献1参照。)。
Therefore, the present applicant has proposed a wheel bearing device that solves these problems. As shown in FIG. 14A, the
このように、従来の外方部材51では、切欠き部54が少なくとも硬化層53の範囲で全て除去されるように所定の幅に形成されているので、複列の外側転走面51a、51bと肩部52とのエッジ部55がオーバーヒートし、表面の結晶粒が粗粒化して悪化していても確実に除去することができ、焼割れによる亀裂や欠けによる軸受の短寿命を防止することができる。
Thus, in the conventional
然しながら、車両の旋回走行時によるモーメント荷重で、ボールが外側転走面51a、51bから乗り上げ、接触楕円の長径側頂点がエッジ部55から脱落するとエッジロードが発生し、極端な高面圧となって大きく寿命が低下する。自動車の燃費向上のため車輪用軸受装置の更なる小型化、軽量化が要求されており、今後は特許文献1の手法ではエッジロード発生の対策としては不十分となることが考えられる。さらに、焼入鋼切削によって硬化層を除去する必要があり、工程数が増加するため、コスト高になる。
However, when the ball rides on the outer
また、粗粒化させないために、高周波焼入れ時に外側転走面51a、51bのエッジ部55付近が余り昇温しないようにするとしても、旋回走行時の高面圧に対応するためには、ある程度の深い硬化層が必要であり、粗粒化を防止しつつ、深い硬化層を形成することの両立は困難であった。
Further, in order not to coarsen the grains, even if the vicinity of the
ここで、焼入れ性の良い鋼種を選択することも考えられるが、材料規格が特殊となるため、他の材料との混入防止対策等でコストアップとなって好ましくない。したがって、現行の鋼種のままで、車両の旋回走行時のエッジ部55付近の高面圧による短寿命対策が求められている。
Here, it is conceivable to select a steel type with good hardenability, but since the material standard is special, it is not preferable because the cost increases due to the prevention of mixing with other materials. Therefore, there is a demand for a short life countermeasure due to a high surface pressure near the
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、外方部材の熱処理時に、外側転走面の肩部の過熱を抑制し、結晶の粗粒化を防止すると共に、外側転走面から転動体がはみ出して転動する際にも極端なエッジロードとなることも防止して軸受の長寿命化を図った車輪用軸受装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and suppresses overheating of the shoulder portion of the outer rolling surface during heat treatment of the outer member, prevents crystal coarsening, and An object of the present invention is to provide a wheel bearing device that prevents an extreme edge load even when a rolling element protrudes from a running surface and rolls, thereby extending the life of the bearing.
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1に記載の発明は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材の複列の外側転走面間に円筒状の肩部が形成され、前記転動体が転動する当該外側転走面の終端から前記肩部にかけてテーパ面に形成されると共に、前記外側転走面の終端と前記テーパ面のエッジ部の角部が所定の曲率半径R1、R2からなる円弧状に形成され、前記終端側の曲率半径R1が前記テーパ面のエッジ部の曲率半径R2よりも大きく(R1>R2)設定されると共に、前記テーパ面の傾斜角が、前記外側転走面の終端位置での当該外側転走面の接線と前記肩部の内径面で作る角度よりも小さく、30°〜75°の範囲に設定され、前記複列の外側転走面に所定の硬化層が形成され、研削面とされている。
In order to achieve such an object, the invention according to
このように、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材を備えた車輪用軸受装置において、外方部材の複列の外側転走面間に円筒状の肩部が形成され、転動体が転動する当該外側転走面の終端から肩部にかけてテーパ面に形成されると共に、外側転走面の終端とテーパ面のエッジ部の角部が所定の曲率半径R1、R2からなる円弧状に形成され、終端側の曲率半径R1がテーパ面のエッジ部の曲率半径R2よりも大きく(R1>R2)設定されると共に、テーパ面の傾斜角が、外側転走面の終端位置での当該外側転走面の接線と肩部の内径面で作る角度よりも小さく、30°〜75°の範囲に設定され、複列の外側転走面に所定の硬化層が形成され、研削面とされているので、テーパ面によって転動体が転動する外側転走面の終端から離れた位置にエッジ部を設け、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部の方向へも逃がし、複列の外側転走面の終端の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面に収め、外側転走面の終端の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。また、車両の旋回μ=0.6で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体の直径をDaとし、外側転走面の溝曲率半径Raを、0.51〜0.54Daとした時、h≦0.45Daに設定されていれば、外側転走面の終端から転動体がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部のエッジ部に比べ外側転走面の終端の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。 Thus, in the wheel bearing device provided with the outer member in which the double row outer rolling surfaces are integrally formed on the inner periphery, the cylindrical shoulder portion between the double row outer rolling surfaces of the outer member. And a tapered surface is formed from the end of the outer rolling surface to the shoulder where the rolling element rolls, and the end of the outer rolling surface and the corner of the edge of the tapered surface have a predetermined radius of curvature R1. , R2 is formed in a circular arc shape, the curvature radius R1 on the terminal side is set larger than the curvature radius R2 of the edge portion of the tapered surface (R1> R2), and the inclination angle of the tapered surface is the outer rolling surface. Is smaller than the angle formed by the tangent line of the outer rolling surface and the inner diameter surface of the shoulder at the end position, and is set in a range of 30 ° to 75 °, and a predetermined hardened layer is formed on the double row outer rolling surface. Since it is a ground surface, it may be the end of the outer rolling surface where the rolling element rolls by the tapered surface. An edge portion is provided at a position far away from the heat source, and heat raised by induction hardening is also released in the direction of the edge portion, so that the vicinity of the end of the double row outer rolling surface can be prevented from overheating. That is, the portion where the structure is likely to coarsen due to heat is contained in the tapered surface, and the structure near the end of the outer rolling surface is not coarsened, so that the high surface pressure of the coarsened structure Short life can be prevented. Further, when the vehicle turns μ = 0.6, the rolling element protrudes beyond the height at which it does not roll, the diameter of the rolling element is Da, and the groove curvature radius Ra of the outer rolling surface is 0.51 to 0. If it is set to 54 Da, h ≦ 0.45 Da, when the rolling element protrudes from the end of the outer rolling surface and rolls, the volume receiving the load is increased, and the shoulder edge portion As compared with the above, it is possible to prevent the end corner portion of the outer rolling surface from becoming an extreme edge load.
また、請求項2に記載の発明のように、前記外側転走面の終端部の硬化層の表面から1mm以内のオーステナイト結晶粒度が、前記テーパ面のエッジ部のオーステナイト結晶粒度よりも小さく設定されていれば、高面圧下での粗粒化による短寿命を防止し、軸受の長寿命化を図ることができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項3に記載の発明のように、前記外側転走面の内径側の終端の溝底からの高さhが、前記車輪用軸受装置が適用される車両の旋回μ=0.6で前記転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、前記転動体の直径をDaとし、前記外側転走面の溝曲率半径Raを、0.51〜0.54Daとした時、h≦0.45Daに設定されていれば、外側転走面の研削加工において、研削焼けを起こすのを防止すると共に、転動体の肩乗り上げを防止し、軸受の長寿命化を図ることができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項4に記載の発明のように、前記肩部の内径面の前記外側転走面の溝底からの高さHが、前記転動体の直径をDaとした時、H≦0.5Daに設定されていれば、保持器との干渉を防止すると共に、保持器の必要強度を維持しての設計や加工を容易にすることができる。 Further, as in the invention described in claim 4, when the height H from the groove bottom of the outer rolling surface of the inner diameter surface of the shoulder portion is H ≦ 0. If it is set to 5 Da, it is possible to prevent the interference with the cage and facilitate the design and processing while maintaining the required strength of the cage.
また、請求項5に記載の発明のように、前記テーパ面が研削面とされていれば、熱処理によって付着した酸化スケールを確実に除去でき、外側転走面への酸化スケールの侵入による音響、振動悪化、酸化スケールの噛み込み圧痕からの破損を防止することができる。
It is preferable as defined in
また、請求項6に記載の発明のように、前記肩部の内径面が研削面とされていれば、加工工数を削減することができる。
Further, it is possible as in the invention of
また、請求項7に記載の発明のように、前記外方部材の硬化層の軸方向深さが、当該外側転走面の転動体との接触点位置から前記肩部にかけて軸方向に漸増するように形成されていれば、旋回走行時の高面圧に対応する充分な硬化層深さを確保することができ、軸受の長寿命化を図ることができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項8に記載の発明のように、前記外方部材が炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、少なくとも前記複列の外側転走面の表面硬さが58〜64HRCの範囲に設定されていれば、所望の寿命を確保することができる。
Further, as in the invention described in
また、請求項9に記載の発明のように、前記外方部材が、外周に車体を取り付けるための車体取付フランジを一体にすると共に、前記内方部材が、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に固定され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪で構成されていても良い。 According to a ninth aspect of the present invention, the outer member is integrated with a vehicle body mounting flange for mounting the vehicle body on the outer periphery, and the inner member is a wheel for mounting a wheel at one end. A hub wheel integrally having a mounting flange and having an inner rolling surface facing one of the outer rolling surfaces of the double row on the outer periphery, and a small-diameter step portion extending in the axial direction from the inner rolling surface; and The inner ring may be formed of an inner ring that is fixed to the small-diameter step portion of the hub wheel and has an inner rolling surface facing the other of the double row outer rolling surfaces on the outer periphery.
また、請求項10に記載の発明のように、前記外方部材が、外周に車体を取り付けるための車体取付フランジを一体にすると共に、前記内方部材が、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に嵌合され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された等速自在継手の外側継手部材で構成され、この外側継手部材と前記ハブ輪が一体に塑性結合されていても良い。
Further, as in the invention according to
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材の複列の外側転走面間に円筒状の肩部が形成され、前記転動体が転動する当該外側転走面の終端から前記肩部にかけてテーパ面に形成されると共に、前記外側転走面の終端と前記テーパ面のエッジ部の角部が所定の曲率半径R1、R2からなる円弧状に形成され、前記終端側の曲率半径R1が前記テーパ面のエッジ部の曲率半径R2よりも大きく(R1>R2)設定されると共に、前記テーパ面の傾斜角が、前記外側転走面の終端位置での当該外側転走面の接線と前記肩部の内径面で作る角度よりも小さく、30°〜75°の範囲に設定され、前記複列の外側転走面に所定の硬化層が形成され、研削面とされているので、テーパ面によって転動体が転動する外側転走面の終端から離れた位置にエッジ部を設け、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部の方向へも逃がし、複列の外側転走面の終端の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面に収め、外側転走面の終端の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。また、車両の旋回μ=0.6で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体の直径をDaとし、外側転走面の溝曲率半径Raを、0.51〜0.54Daとした時、h≦0.45Daに設定されていれば、外側転走面の終端から転動体がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部のエッジ部に比べ外側転走面の終端の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。 The wheel bearing device according to the present invention includes an outer member in which a double row outer rolling surface is integrally formed on an inner periphery, and a double row inner rolling that faces the outer rolling surface of the double row on an outer periphery. A wheel bearing comprising: an inner member having a surface formed therein; and a double-row rolling element that is rotatably accommodated between both rolling surfaces of the inner member and the outer member via a cage. In the apparatus, a cylindrical shoulder portion is formed between the outer rolling surfaces of the double row of the outer member, and a tapered surface is formed from the end of the outer rolling surface where the rolling element rolls to the shoulder portion. In addition, the end of the outer rolling surface and the corner of the edge of the tapered surface are formed in an arc shape having predetermined curvature radii R1 and R2, and the curvature radius R1 on the end is the edge of the tapered surface. Larger than the radius of curvature R2 (R1> R2), and the inclination angle of the taper surface is Smaller than the angle made by the inner surface of the tangent and the shoulder of the outer raceway surfaces at the end position of the surface, is set within a range of 30 ° to 75 °, predetermined curing the outer raceway surfaces of the double row Since the layer is formed and used as the grinding surface , an edge is provided at a position away from the end of the outer rolling surface where the rolling element rolls due to the tapered surface, and the heat raised by induction hardening is applied to this edge. It is also possible to prevent the overheating of the vicinity of the end of the double row outer rolling surface. That is, the portion where the structure is likely to coarsen due to heat is contained in the tapered surface, and the structure near the end of the outer rolling surface is not coarsened, so that the high surface pressure of the coarsened structure Short life can be prevented. Further, when the vehicle turns μ = 0.6, the rolling element protrudes beyond the height at which it does not roll, the diameter of the rolling element is Da, and the groove curvature radius Ra of the outer rolling surface is 0.51 to 0. If it is set to 54 Da, h ≦ 0.45 Da, when the rolling element protrudes from the end of the outer rolling surface and rolls, the volume receiving the load is increased, and the shoulder edge portion As compared with the above, it is possible to prevent the end corner portion of the outer rolling surface from becoming an extreme edge load.
外周に車体に取り付けられるための車体取付フランジを一体に有し、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材と、一端部に車輪を取り付けるための車輪取付フランジを一体に有し、外周に前記複列の外側転走面の一方に対向する内側転走面と、この内側転走面から軸方向に延びる小径段部が形成されたハブ輪、およびこのハブ輪の小径段部に所定のシメシロを介して圧入され、外周に前記複列の外側転走面の他方に対向する内側転走面が形成された内輪からなる内方部材と、この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列のボールとを備えた車輪用軸受装置において、前記外方部材の複列の外側転走面間に円筒状の肩部が形成され、前記転動体が転動する当該外側転走面の終端から前記肩部にかけて切欠き部がテーパ面に形成されると共に、前記外側転走面の終端と前記切欠き部のエッジ部の角部が所定の曲率半径R1、R2からなる円弧状に形成され、前記終端側の曲率半径R1が前記切欠き部のエッジ部の曲率半径R2よりも大きく(R1>R2)設定され、前記複列の外側転走面が旋削加工された後、高周波焼入れによって所定の硬化層が形成され、その後、複列の外側転走面は、研削加工、そして超仕上げ加工により、所定の形状および面粗さに仕上げられる。 An outer member integrally having a vehicle body mounting flange to be attached to the vehicle body on the outer periphery, a double row outer rolling surface formed integrally on the inner periphery, and a wheel mounting flange for mounting a wheel on one end A hub wheel integrally formed and having an inner rolling surface facing one of the outer rolling surfaces of the double row on the outer periphery, and a small-diameter step portion extending in the axial direction from the inner rolling surface, and the hub wheel An inner member made of an inner ring that is press-fitted into a small-diameter step portion of the inner diameter through a predetermined squeeze and has an inner rolling surface that faces the other of the outer rolling surfaces of the double row on the outer periphery, and the inner member In a wheel bearing device comprising a double row of balls accommodated so as to roll freely between both rolling surfaces of the outer member via a cage, between the outer rolling surfaces of the double row of the outer member A cylindrical shoulder is formed on the outer rolling surface where the rolling element rolls. A notch is formed into a tapered surface, and the end of the outer rolling surface and the corner of the edge of the notch are formed in an arc shape having a predetermined radius of curvature R1, R2, and the end side Is set to be larger than the curvature radius R2 of the edge portion of the notch (R1> R2), the outer rolling surfaces of the double row are turned, and then a predetermined hardened layer is formed by induction hardening. After that, the double row outer rolling surfaces are finished to a predetermined shape and surface roughness by grinding and superfinishing.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る車輪用軸受装置の第1の実施形態を示す縦断面図、図2は、図1の外方部材単体を示す拡大断面図、図3は、図2の要部拡大図、図4は、図3の変形例を示す要部拡大図、図5は、図2の外方部材の硬化層を示す説明図である。なお、以下の説明では、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウター側(図1の左側)、中央寄り側をインナー側(図1の右側)という。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a first embodiment of a wheel bearing device according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a single outer member of FIG. 1, and FIG. 3 is a main portion of FIG. FIG. 4 is an enlarged view, FIG. 4 is an enlarged view of a main part showing a modification of FIG. 3, and FIG. 5 is an explanatory view showing a hardened layer of the outer member of FIG. In the following description, the side closer to the outer side of the vehicle when assembled to the vehicle is referred to as the outer side (left side in FIG. 1), and the side closer to the center is referred to as the inner side (right side in FIG. 1).
この車輪用軸受装置は従動輪用の第3世代と称され、内方部材1と外方部材2、および両部材1、2間に転動自在に収容された複列の転動体(ボール)3、3を備えている。内方部材1は、ハブ輪4と、このハブ輪4に所定のシメシロを介して圧入された内輪5とからなる。
This wheel bearing device is called the third generation for driven wheels, and is a double row rolling element (ball) accommodated between the
ハブ輪4は、アウター側の端部に車輪(図示せず)を取り付けるための車輪取付フランジ6を一体に有し、この車輪取付フランジ6の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト6aが植設されている。また、ハブ輪4の外周には一方(アウター側)の内側転走面4aが直接形成され、この内側転走面4aから軸方向に延びる小径段部4bが形成されている。そして、外周に他方(インナー側)の内側転走面5aが形成された内輪5がこの小径段部4bに圧入され、さらに、小径段部4bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部4cにより所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪4に対して内輪5が軸方向に固定され、背面合せタイプの複列アンギュラ玉軸受を構成している。
The hub wheel 4 integrally has a
ハブ輪4はS53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の内側転走面4aをはじめ、後述するアウター側のシール8が摺接するシールランド部から小径段部4bに亙り高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理が施されている。なお、加締部4cは、鍛造後の素材表面硬さ25HRC以下の未焼入れ部としている。一方、内輪5および転動体3は、SUJ2等の高炭素クロム軸受鋼からなり、ズブ焼入れにより芯部まで58〜64HRCの範囲で硬化処理されている。これにより、シールランド部の耐摩耗性が向上するだけでなくハブ輪4の強度が向上すると共に、内輪5の嵌合面におけるフレッティング摩耗が抑制されて耐久性が向上する。また、加締部4cの加工性を向上させ、塑性変形によるクラック等の発生を防止することができる。
The hub wheel 4 is made of medium and high carbon steel containing carbon of 0.40 to 0.80% by weight, such as S53C, and includes a seal land portion in which an outer side
外方部材2は、外周に車体(図示せず)に取り付けるための車体取付フランジ2bを一体に有し、内周に前記内方部材1の複列の内側転走面4a、5aに対向する複列の外側転走面2a、2aが一体に形成されている。この外方部材2は、ハブ輪4と同様、S53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、それぞれの転走面2a、4aと2a、5a間に複列の転動体3、3が収容され、保持器7、7によりこれら複列の転動体3、3が転動自在に保持されている。また、外方部材2と内方部材1との間に形成される環状空間の開口部にはシール8、9が装着され、軸受内部に封入された潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
The
ここで、外方部材2は、図2に拡大して示すように、複列の外側転走面2a、2a間に円筒状の肩部10が形成されると共に、この肩部10の両端部に環状の切欠き部11が形成されている。そして、複列の外側転走面2a、2aが旋削加工された後、高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化層12が形成されている(硬化層12を図中クロスハッチングにて示す)。高周波焼入れの後、複列の外側転走面2a、2aは、研削加工、そして超仕上げ加工により、所定の形状および面粗さに仕上げられる。
Here, as shown in an enlarged view in FIG. 2, the
外側転走面2aの内径側の終端13の溝底からの高さ、所謂溝深さhは、この車輪用軸受装置が適用される車両の旋回μ=0.6で転動体3がはみ出して転動しない高さ以上、好ましくは、旋回μ=0.7で転動体3がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体3の直径をDaとした時、h≦0.45Daに設定されている。これにより、転動体3の肩乗り上げを防止し、軸受の長寿命化を図ることができる。ただし、外側転走面2aの溝曲率半径Raは、0.51〜0.54Daとする。ここで、旋回μとは、車両が旋回運動をするときタイヤにはコーナリングフォース、すなわち、各車輪にその旋回運動円の中心に向いて働く力が発生するが、この時のタイヤと路面の間の摩擦係数を示している。
The height from the groove bottom of the
旋回μ=0.6は急旋回で充分発生する可能性のある旋回μの値であり、それに対応する必要がある。また、h≦0.45Daは、これ以上溝深さhが深くなると、外側転走面2aの研削加工を行う際、外方部材2と同軸で研削を行うと、肩部10付近が砥石の側面で加工する状態となり、研削焼けを起こし易くなるから好ましくないからである。また、複列の外側転走面2a、2aを片側ずつ接触角方向に砥石を傾斜させた状態で送りをかける、所謂アンギュラフィードで研削加工すれば、砥石の側面で加工する状態になり難いが、複列の外側転走面2a、2aの同軸度や溝ピッチ寸法、あるいは溝径の左右相互さ等の精度が悪化して好ましくない。
The turn μ = 0.6 is a value of the turn μ that may occur sufficiently in a sudden turn, and needs to correspond to it. Further, when h ≦ 0.45 Da, when the groove depth h becomes deeper than this, when grinding the outer rolling
また、肩部10の内径面の溝底からの高さHは、H≦0.5Daに設定されている。これ以上、肩部10の内径面が小さくなると、保持器7との干渉が生じるだけでなく、保持器7の必要強度を維持しての設計や加工が難しくなるからである。
The height H from the groove bottom of the inner diameter surface of the
切欠き部11は所定の傾斜角θからなるテーパ面に形成されている。このように、切欠き部11によって転動体3が転動する外側転走面2aの終端13から離れた位置にエッジ部11aを設け、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部11aの方向へも逃がし、複列の外側転走面2a、2aの終端13の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部11に収め、外側転走面2aの終端13の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、高面圧下での粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。
The
また、車両の旋回μ=0.6で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体の直径をDaとし、外側転走面の溝曲率半径Raを、0.51〜0.54Daとした時、h≦0.45Daに設定されていれば、転動体3が転動する外側転走面2aの終端13から肩部10にかけて切欠き部11がテーパ面に形成され、外側転走面2aの終端13から転動体3がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部10のエッジ部11aに比べ外側転走面2aの終端13の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。
Further, when the vehicle turns μ = 0.6, the rolling element protrudes beyond the height at which it does not roll, the diameter of the rolling element is Da, and the groove curvature radius Ra of the outer rolling surface is 0.51 to 0. When 54 Da is set, h ≦ 0.45 Da is set, a
ここで、硬化される硬化層12について、外側転走面2aの終端13より外径側(図2中の細かいクロスハッチングの範囲)において表面から1mm以内、すなわち旋回μ=0.7で最大せん断応力深さを十分に許容できる深さ以内では、JIS G0551で規定されるオーステナイト結晶粒度番号が、硬化層12の外側転走面2aの終端13より内径側(図2中の粗いクロスハッチングの範囲)、すなわちエッジ部11a近傍、における表面から1mm以内の最も粗粒であるオーステナイト結晶粒度番号よりも、大きく設定されている。具体的には、硬化層12のエッジ部11aの表面から1mm以内の最も粗粒であるオーステナイト結晶粒度番号が2番(結晶粒の大きさが約150μm)に対し、外側転走面2aの終端13より外径側における表面から1mm以内のオーステナイト結晶粒度番号が5番(結晶粒の大きさが約60μm)に細粒化されている。これにより、軸受の長寿命化を図ることができる。
Here, with respect to the
切欠き部11の傾斜角θは、図3に拡大して示すように、外側転走面2aの終端13位置での外側転走面2aの接線14と肩部10の内径面で作る角度αよりも小さく、θ=30°〜75°の範囲に設定されている。この傾斜角θが30°未満では、肩部10の内径面と外側転走面2aの終端13との距離が短くなって、粗粒化防止効果が薄れると共に、エッジロード低減効果が低くなる。一方、傾斜角θが75°を超えると、肩部10が小径になり、質量の増加や保持器7との干渉が問題となって好ましくない。
The inclination angle θ of the
切欠き部11のテーパ面の面仕上げは、焼入れ前の旋削による旋削面、あるいは、焼入れ後の焼入れ鋼切削による旋削面であっても良いが、ここでは、焼入れ後の外側転走面2aと同時に総型砥石による研削面とされている。これにより、熱処理によって付着した酸化スケールを確実に除去でき、外側転走面2aへの酸化スケールの侵入による音響、振動悪化、酸化スケールの噛み込み圧痕からの破損を防止することができる。また、焼入れ鋼切削であれば、研削と同様、酸化スケールを除去できるが、その後に外側転走面2aの研削加工が必要となるため、研削工程も行なわなければならない作業効率を考えればそのメリットは少ない。さらに、肩部10の内径面も前述した外側転走面2aと切欠き部11と同時に総型砥石によって研削されれば、酸化スケールをより確実に除去できる。
The surface finish of the tapered surface of the
図4に、図3の変形例を示す。なお、この実施形態は、前述した実施形態と基本的には外側転走面2aの終端13aと肩部10の切欠き部11’のエッジ部11bの形状が異なるだけで、その他同一部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
FIG. 4 shows a modification of FIG. This embodiment basically differs from the above-described embodiment only in the shape of the
転動体3が転動する外側転走面2aの終端13aから肩部10にかけて切欠き部11’がテーパ面に形成され、終端13aおよび切欠き部11’のエッジ部11bの角部が所定の曲率半径R1、R2からなる円弧状に形成されている。そして、終端13aの曲率半径R1が切欠き部11’のエッジ部11bの曲率半径R2よりも大きく(R1>R2)設定されている。これにより、前述した実施形態と同様、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部11bの方向へも逃がし、複列の外側転走面2a、2aの終端13aの近傍がオーバーヒートするのを防止することができると共に、角部に高面圧がかかった時に、エッジロードが発生するのを防止することができる。
A
ここで、外側転走面2aの終端13aおよび切欠き部11’のエッジ部11bの角部は、焼入れ前の旋削による旋削面、あるいは、焼入れ後の焼入れ鋼切削による旋削面であっても良いが、ここでは、焼入れ後の外側転走面2aと同時に総型砥石による研削面とされている。これにより、転動体3が外側転走面2aの終端13aを乗り越えて転動した際に、転動体3自体に傷が付くのを防止でき、また、エッジ部をなくすことで過大荷重が負荷された時、クラック発生の起点となるのを防止することができる。
Here, the
図5は、図2の外方部材2の硬化層12を示す説明図である。本実施形態における外方部材2の硬化層12は、その軸方向深さが外側転走面2aの転動体3との接触点P位置から肩部10にかけて軸方向に漸増するように形成されている。すなわち、高周波焼入れする際の誘導加熱用のコイルを適切な形状とし、また、コイルに作用する電流を制御し、例えば、硬化層12の軸方向深さA〜Eが、A<B<C<D<Eの関係になるように設定されている。これにより、旋回走行時の高面圧に対応する充分な硬化層深さを確保することができ、軸受の長寿命化を図ることができる。
FIG. 5 is an explanatory view showing the
図6は、本発明に係る車輪用軸受装置の第2の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した第1の実施形態(図1)と基本的にはハブ輪の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a second embodiment of the wheel bearing device according to the present invention. Note that this embodiment basically differs from the first embodiment (FIG. 1) described above only in the configuration of the hub wheel, and the same reference numerals are given to other parts and parts having the same function or the same function. The detailed description is omitted.
この車輪用軸受装置は駆動輪用の第3世代と称され、内方部材15と外方部材2、および両部材15、2間に転動自在に収容された複列の転動体3、3を備えている。内方部材15は、ハブ輪16と、このハブ輪16に所定のシメシロを介して圧入された内輪5とからなる。
This wheel bearing device is referred to as the third generation for driving wheels, and the
ハブ輪16は、アウター側の端部に車輪取付フランジ6を一体に有し、この車輪取付フランジ6の円周等配位置に車輪を固定するためのハブボルト6aが植設されている。また、ハブ輪16の外周には一方(アウター側)の内側転走面4aが直接形成され、この内側転走面4aから軸方向に延びる小径段部4bが形成され、内周にトルク伝達用のセレーション(またはスプライン)16aが形成されている。そして、外周に他方(インナー側)の内側転走面5aが形成された内輪5がこの小径段部4bに圧入され、この小径段部4bの端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締部4cにより所定の軸受予圧が付与された状態で、ハブ輪16に対して内輪5が軸方向に固定されている。
The
ハブ輪16はS53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、アウター側の内側転走面4aをはじめ、アウター側のシール8が摺接するシールランド部から小径段部4bに亙り高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理が施されている。
The
外方部材2は、外周に車体(図示せず)に取り付けるための車体取付フランジ2bを一体に有し、内周に前記内方部材1の複列の内側転走面4a、5aに対向する複列の外側転走面2a、2aが一体に形成されている。この外方部材2はS53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面2a、2aが旋削加工された後、高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化層12が形成されている(硬化層12を図中クロスハッチングにて示す)。その後、複列の外側転走面2a、2aは、研削加工、そして超仕上げ加工により、所定の形状および面粗度に仕上げられる。
The
ここで、外方部材2は、複列の外側転走面2a、2a間に円筒状の肩部10が形成されると共に、この肩部10の両端部に環状の切欠き部11が形成されている。切欠き部11は所定の傾斜角θからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部11aの方向へも逃がし、複列の外側転走面2a、2aの終端13の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部11に収め、外側転走面2aの終端13の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。また、車両の旋回μ=0.6で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体の直径をDaとし、外側転走面の溝曲率半径Raを、0.51〜0.54Daとした時、h≦0.45Daに設定されていれば、外側転走面2aの終端13から転動体3がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部10のエッジ部11aに比べ外側転走面2aの終端13の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。
Here, the
図7は、本発明に係る車輪用軸受装置の第3の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態(図1、6)と基本的には軸受部の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a third embodiment of the wheel bearing device according to the present invention. This embodiment basically differs from the above-described embodiment (FIGS. 1 and 6) only in the configuration of the bearing portion, and the same reference numerals are given to the same parts and parts having the same function or the same function. Detailed description will be omitted.
この車輪用軸受装置は従動輪用の第2世代と称され、外方部材17と一対の内輪5、5および両部材間に転動自在に収容された複列の転動体3、3を備えている。
This wheel bearing device is referred to as a second generation for driven wheels, and includes an outer member 17, a pair of
外方部材17は、アウター側の端部に車輪取付フランジ6を一体に有し、内周に複列の外側転走面2a、2aが一体に形成されている。この外方部材17はS53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面2a、2aが旋削加工された後、高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化層が形成されている。高周波焼入れの後、複列の外側転走面2a、2aは、研削加工、そして超仕上げ加工により、所定の形状および面粗度に仕上げられる。
The outer member 17 integrally has a
ここで、外方部材17は、複列の外側転走面2a、2a間に円筒状の肩部10が形成されると共に、この肩部10の両端部に環状の切欠き部11が形成されている。切欠き部11は、前述した実施形態と同様、所定の傾斜角θからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部11aの方向へも逃がし、複列の外側転走面2a、2aの終端13の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部11に収め、外側転走面2aの終端13の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。
Here, the outer member 17 has a
また、車両の旋回μ=0.6で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体の直径をDaとし、外側転走面の溝曲率半径Raを、0.51〜0.54Daとした時、h≦0.45Daに設定されていれば、外側転走面2aの終端13から転動体3がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部10のエッジ部11aに比べ外側転走面2aの終端13の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。
Further, when the vehicle turns μ = 0.6, the rolling element protrudes beyond the height at which it does not roll, the diameter of the rolling element is Da, and the groove curvature radius Ra of the outer rolling surface is 0.51 to 0. If 54 ≦ Da is set to h ≦ 0.45 Da, when the rolling
図8は、本発明に係る車輪用軸受装置の第4の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態(図1、6)と基本的には軸受部の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a fourth embodiment of the wheel bearing device according to the present invention. This embodiment basically differs from the above-described embodiment (FIGS. 1 and 6) only in the configuration of the bearing portion, and the same reference numerals are given to the same parts and parts having the same function or the same function. Detailed description will be omitted.
この車輪用軸受装置は駆動輪用の第4世代と称され、内方部材18と外方部材2、および両部材18、2間に転動自在に収容された複列の転動体3、3を備えている。内方部材18は、ハブ輪19と、このハブ輪19に内嵌された後述する等速自在継手20を構成する外側継手部材21とを備えている。
This wheel bearing device is referred to as a fourth generation for driving wheels, and the
ハブ輪19は、アウター側の端部に車輪取付フランジ6を一体に有し、外周に一方(アウター側)の内側転走面4aと、この内側転走面4aから軸方向に延びる円筒状の小径段部4bが形成されている。ハブ輪19はS53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面4aをはじめ、車輪取付フランジ6のインナー側の基部から小径段部4bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
The
ここで、ハブ輪19の内周には高周波焼入れによって硬化された凹凸部22が形成されている。この凹凸部22はアヤメローレット状に形成され、旋削等により独立して形成された複数の環状溝と、ブローチ加工等により形成された複数の軸方向溝とを略直交させて構成した交叉溝、あるいは、互いに傾斜した螺旋溝で構成した交叉溝からなる。また、凹凸部22の凸部は良好な食い込み性を確保するために、その先端部が三角形状等の尖塔形状に形成されている。
Here, an
等速自在継手20は、外側継手部材21と継手内輪23とケージ24およびトルク伝達ボール25とからなる。外側継手部材21は、カップ状のマウス部26と、このマウス部26の底部をなす肩部27と、この肩部27から軸方向に延びる中空状の軸部28が一体に形成されている。肩部27の外周には、前記外方部材2の複列の外側転走面2a、2aに対向する他方(インナー側)の内側転走面21aが形成されている。また、軸部28には、ハブ輪19の小径段部4bに所定のシメシロを介して円筒嵌合するインロウ部28aと、このインロウ部28aの端部に嵌合部28bがそれぞれ形成されている。
The constant velocity
外側継手部材21はS53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面21aをはじめ、肩部27の外周から軸部28のインロウ部28aに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。なお、嵌合部28bは鍛造後の表面硬さの生のままとされている。
The outer
外方部材2と内方部材18のそれぞれの転走面2a、4aと2a、21a間に複列の転動体3、3が収容され、保持器7、7によりこれら複列の転動体3、3が転動自在に保持されている。また、外方部材2と内方部材18との間に形成される環状空間の開口部にはシール8、9が装着され、軸受内部に封入した潤滑グリースの漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
Double-
ここで、ハブ輪19に外側継手部材21の軸部28が所定のシメシロで圧入され、小径段部4bの端面に外側継手部材21の肩部27が衝合されて所定の予圧が付与された状態で、嵌合部28bの内径にマンドレル等の拡径治具をインナー側からアウター側に向けて押し通すことで嵌合部28bを拡径し、この嵌合部28bをハブ輪19の凹凸部22に食い込ませて加締め、ハブ輪19と外側継手部材21が一体に塑性結合されている。これにより、装置の軽量・コンパクト化を図ると共に、大きなモーメント荷重が負荷されても結合部の緩みを長期間に亘って防止し、耐久性を向上させることができる。符号29、30は、ハブ輪19の開口端部および外側継手部材21の肩部27に内嵌されたエンドキャップで、継手内部に封入された潤滑グリースの外部への漏洩と、外部から継手内部に雨水やダスト等の異物が侵入するのを防止している。
Here, the
外方部材2は、外周に車体(図示せず)に取り付けるための車体取付フランジ2bを一体に有し、内周に前記内方部材18の複列の内側転走面4a、21aに対向する複列の外側転走面2a、2aが一体に形成されている。この外方部材2はS53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面2a、2aが旋削加工された後、高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化層が形成されている。高周波焼入れの後、複列の外側転走面2a、2aは、研削加工、そして超仕上げ加工により、所定の形状および面粗度に仕上げられる。
The
ここで、外方部材2は、複列の外側転走面2a、2a間に円筒状の肩部10が形成されると共に、この肩部10の両端部に環状の切欠き部11が形成されている。切欠き部11は所定の傾斜角θからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部11aの方向へも逃がし、複列の外側転走面2a、2aの終端13の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部11に収め、外側転走面2aの終端13の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。
Here, the
また、車両の旋回μ=0.6で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体の直径をDaとし、外側転走面の溝曲率半径Raを、0.51〜0.54Daとした時、h≦0.45Daに設定されていれば、外側転走面2aの終端13から転動体3がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部10のエッジ部11aに比べ外側転走面2aの終端13の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。
Further, when the vehicle turns μ = 0.6, the rolling element protrudes beyond the height at which it does not roll, the diameter of the rolling element is Da, and the groove curvature radius Ra of the outer rolling surface is 0.51 to 0. If 54 ≦ Da is set to h ≦ 0.45 Da, when the rolling
図9は、本発明に係る車輪用軸受装置の第5の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態(図1、6)と基本的には軸受部の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a fifth embodiment of the wheel bearing device according to the present invention. This embodiment basically differs from the above-described embodiment (FIGS. 1 and 6) only in the configuration of the bearing portion, and the same reference numerals are given to the same parts and parts having the same function or the same function. Detailed description will be omitted.
この車輪用軸受装置は第1世代と称され、外方部材31と一対の内輪5、5および両部材間に転動自在に収容された複列の転動体3、3を備えている。
This wheel bearing device is referred to as a first generation, and includes an
外方部材31は、内周に複列の外側転走面31a、31aが一体に形成されている。この外方部材31はSUJ2等の高炭素クロム軸受鋼からなり、複列の外側転走面31a、31aが旋削加工された後、高周波コイルによる加熱または加熱炉による加熱によりズブ焼入れにより芯部まで58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。ズブ焼入れの後、複列の外側転走面31a、31aは、研削加工、そして超仕上げ加工により、所定の形状および面粗度に仕上げられる。
The
ここで、外方部材31は、複列の外側転走面31a、31a間に円筒状の肩部10が形成されると共に、この肩部10の両端部に環状の切欠き部11が形成されている。切欠き部11は所定の傾斜角θからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによってズブ焼入れされる場合には、昇温される熱をこのエッジ部11aの方向へも逃がし、複列の外側転走面31a、31aの終端13の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部11に収め、外側転走面31aの終端13の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。
Here, the
また、車両の旋回μ=0.6で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体の直径をDaとし、外側転走面の溝曲率半径Raを、0.51〜0.54Daとした時、h≦0.45Daに設定されていれば、加熱炉によってズブ焼入れされる場合には、上記の部分的なオーバーヒートは発生しないが、高周波コイルによる加熱によりズブ焼入れされる場合と共に、外側転走面31aの終端13から転動体3がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部10のエッジ部11aに比べ外側転走面31aの終端13の角部が極端にエッジロードとなるのを防止し、軸受の長寿命化を図ることができる。
Further, when the vehicle turns μ = 0.6, the rolling element protrudes beyond the height at which it does not roll, the diameter of the rolling element is Da, and the groove curvature radius Ra of the outer rolling surface is 0.51 to 0. When 54 Da is set to h ≦ 0.45 Da, the above-mentioned partial overheating does not occur when being quenched by a heating furnace, but with the case where it is quenched by heating with a high frequency coil. Even when the rolling
図10は、本発明に係る車輪用軸受装置の第6の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態(図1)と基本的には複列の転動体の左右のピッチ円直径が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing a sixth embodiment of the wheel bearing device according to the present invention. Note that this embodiment is basically the same as the above-described embodiment (FIG. 1) except that the left and right pitch circle diameters of the double row rolling elements are different, and the same parts or parts having the same function. Are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この車輪用軸受装置は従動輪用の第3世代と呼称され、内方部材32と外方部材33、および両部材32、33間に転動自在に収容された複列の転動体3’、3とを備えている。内方部材32は、ハブ輪34と、このハブ輪34に所定のシメシロを介して圧入された内輪5とからなる。
This wheel bearing device is referred to as a third generation for a driven wheel, and includes an
ハブ輪34は、アウター側の端部に車輪取付フランジ6を一体に有し、外周に一方(アウター側)の内側転走面34aと、この内側転走面34aから軸方向に延びる軸状部35を介して小径段部4bが形成されている。
The
ハブ輪34はS53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面34aをはじめ、車輪取付フランジ6のインナー側の基部6bから小径段部4bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
The
外方部材33は、外周にナックル(図示せず)に取り付けられるための車体取付フランジ2bを一体に有し、内周にハブ輪34の内側転走面34aに対向するアウター側の外側転走面33aと、内輪5の内側転走面5aに対向するインナー側の外側転走面2aが一体に形成されている。これら両転走面間に複列の転動体3’、3が収容され、保持器7’、7によって転動自在に保持されている。
The
この外方部材33はS53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面33a、2aが高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。そして、外方部材33と内方部材32との間に形成される環状空間の開口部にはシール8、9が装着され、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
The
ハブ輪34の外郭形状は、内側転走面34aの溝底部からカウンタ部36と、このカウンタ部36から軸方向に延びる軸状部35を介して段部35aおよび内輪5が突き合わされる肩部35bを介して小径段部4bに続いている。また、ハブ輪34のアウター側の端部にはすり鉢状の凹所37が形成されている。この凹所37の深さは内側転走面34aの溝底付近までの深さとされ、ハブ輪34のアウター側が略均一な肉厚となっている。
The outer shape of the
本実施形態では、アウター側の転動体3’のピッチ円直径PCDoがインナー側の転動体3のピッチ円直径PCDiよりも大径に設定されている。そして、アウター側の転動体3’の外径doがインナー側の転動体3の外径diよりも小径に形成されている。そして、ピッチ円直径PCDo、PCDiの違いにより、アウター側の転動体3’の個数がインナー側の転動体3の個数よりも多く設定されている。これにより、有効に軸受スペースを活用して外方部材33の外径を大きくすることなく、アウター側の軸受列の剛性を高めると共に、負荷容量を増大せしめることができる。さらに、ハブ輪34のアウター側端部に凹所37が外郭形状に沿って形成され、ハブ輪34のアウター側が均一な肉厚に設定されているので、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という相反する課題を解決することができる。
In this embodiment, the pitch circle diameter PCDo of the outer
外方部材33において、ピッチ円直径PCDo、PCDiの違いに伴い、アウター側の外側転走面33aがインナー側の外側転走面2aよりも大径に形成され、アウター側の外側転走面33aから円筒状の大径側の肩部38と段部38aを介して小径側の肩部10に続き、インナー側の外側転走面2aに到っている。
In the
また、図11に示すように、外方部材33の大径側の肩部38および小径側の肩部10の外側転走面33a、2a側の端部にそれぞれ環状の切欠き部11”、11が形成されている。切欠き部11”、11は所定の傾斜角θからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部11aの方向へも逃がし、複列の外側転走面33a、2aの終端13’、13の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部11”、11に収め、外側転走面33a、2aの終端13’、13の近傍の組織は粗粒化した組織の高面圧しないようにすることで、粗粒化による短寿命を防止することができる。
Further, as shown in FIG. 11,
また、車両の旋回μ=0.6で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体の直径をDaとし、外側転走面の溝曲率半径Raを、0.51〜0.54Daとした時、h≦0.45Daに設定されていれば、外側転走面33a、2aの終端13’、13から転動体3がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部10のエッジ部11aに比べ外側転走面33a、2aの終端13’、13の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。
Further, when the vehicle turns μ = 0.6, the rolling element protrudes beyond the height at which it does not roll, the diameter of the rolling element is Da, and the groove curvature radius Ra of the outer rolling surface is 0.51 to 0. As long as 54 Da is set, h ≦ 0.45 Da, the volume that receives the load even when the rolling
図12は、本発明に係る車輪用軸受装置の第7の実施形態を示す縦断面図である。なお、この実施形態は、前述した実施形態(図1)と基本的には複列の転動体の左右の構成が異なるだけで、その他同一部品同一部位あるいは同様の機能を有する部品や部位には同じ符号を付して詳細な説明を省略する。 FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing a seventh embodiment of the wheel bearing device according to the present invention. This embodiment is basically different from the above-described embodiment (FIG. 1) only in the configuration of the left and right of the double row rolling elements, and other parts and parts having the same function or similar functions are used. The same reference numerals are assigned and detailed description is omitted.
この車輪用軸受装置は従動輪用の第3世代と呼称され、内方部材39と外方部材40、および両部材39、40間に転動自在に収容された複列の転動体3’、3とを備えている。内方部材39は、ハブ輪41と、このハブ輪41に所定のシメシロを介して圧入された内輪5とからなる。
This wheel bearing device is referred to as a third generation for driven wheels, and includes an
ハブ輪41は、アウター側の端部に車輪取付フランジ6を一体に有し、外周に一方(アウター側)の内側転走面41aと、この内側転走面41aから軸方向に延びる軸状部35を介して小径段部4bが形成されている。
The
ハブ輪41はS53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、内側転走面41aをはじめ、車輪取付フランジ6のインナー側の基部6bから小径段部4bに亙って高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。
The
外方部材40は、外周に車体取付フランジ2bを一体に有し、内周にハブ輪41の内側転走面41aに対向するアウター側の外側転走面40aと、内輪5の内側転走面5aに対向するインナー側の外側転走面2aが一体に形成されている。これら両転走面間に複列の転動体3’、3が収容され、保持器7’、7によって転動自在に保持されている。
The
この外方部材40はS53C等の炭素0.40〜0.80重量%を含む中高炭素鋼で形成され、複列の外側転走面40a、2aが高周波焼入れによって表面硬さを58〜64HRCの範囲に硬化処理されている。そして、外方部材40と内方部材39との間に形成される環状空間の開口部にはシール8、9が装着され、軸受内部に封入されたグリースの外部への漏洩と、外部から雨水やダスト等が軸受内部に侵入するのを防止している。
This
ハブ輪41の外郭形状は、内側転走面41aの溝底部からカウンタ部36と、このカウンタ部36から軸方向に延びる軸状部35を介して内輪5が突き合わされる肩部35bを介して小径段部4bに続いている。また、ハブ輪41のアウター側の端部にはすり鉢状の凹所37が形成されている。
The outer shape of the
本実施形態では、アウター側の転動体3’のピッチ円直径PCDoとインナー側の転動体3のピッチ円直径PCDiが同一に設定されている。そして、アウター側の転動体3’の外径doがインナー側の転動体3の外径diよりも小径に形成されている。そして、転動体3’、3の外径do、diの違いにより、アウター側の転動体3’の個数がインナー側の転動体3の個数よりも多く設定されている。これにより、アウター側の軸受列の剛性を高めることができると共に、インナー側の軸受列の負荷容量を増大させることができる。さらに、ハブ輪41のアウター側端部に凹所37が外郭形状に沿って形成され、ハブ輪41のアウター側が均一な肉厚に設定されているので、装置の軽量・コンパクト化と高剛性化という相反する課題を解決することができる。
In this embodiment, the pitch circle diameter PCDo of the outer
また、図13に示すように、外方部材40の肩部10の両端部に環状の切欠き部11”、11が形成されている。切欠き部11”、11は所定の傾斜角θからなるテーパ面に形成されている。これにより、高周波焼入れによって昇温される熱をこのエッジ部11aの方向へも逃がし、複列の外側転走面40a、2aの終端13’、13の近傍がオーバーヒートするのを防止することができる。すなわち、熱の影響で組織が粗粒化し易い部分をテーパ面からなる切欠き部11”、11に収め、外側転走面40a、2aの終端13’、13の近傍の組織は粗粒化しないようにすることで、粗粒化した組織の高面圧による短寿命を防止することができる。
Further, as shown in FIG. 13,
また、車両の旋回μ=0.6で転動体がはみ出して転動しない高さ以上、かつ、転動体の直径をDaとし、外側転走面の溝曲率半径Raを、0.51〜0.54Daとした時、h≦0.45Daに設定されていれば、外側転走面40a、2aの終端13’、13から転動体3がはみ出して転動する際にも、その荷重を受ける体積を大きくとり、肩部10のエッジ部11aに比べ外側転走面40a、2aの終端13’、13の角部が極端にエッジロードとなるのを防止することができる。
Further, when the vehicle turns μ = 0.6, the rolling element protrudes beyond the height at which it does not roll, the diameter of the rolling element is Da, and the groove curvature radius Ra of the outer rolling surface is 0.51 to 0. As long as 54 Da is set, h ≦ 0.45 Da, the volume that receives the load even when the rolling
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.
本発明に係る車輪用軸受装置は、内周に複列の外側転走面が一体に形成された外方部材を備える第1世代乃至第4世代構造の車輪用軸受装置に適用できる。 The wheel bearing device according to the present invention can be applied to a wheel bearing device having a first generation to a fourth generation structure including an outer member in which double row outer rolling surfaces are integrally formed on the inner periphery.
1、15、18、32、39 内方部材
2、17、31、33、40 外方部材
2a、31a、33a、40a 外側転走面
2b 車体取付フランジ
3、3’ 転動体
4、16、19、34、41 ハブ輪
4a、5a、21a、34a、41a 内側転走面
4b 小径段部
4c 加締部
5 内輪
6 車輪取付フランジ
6a ハブボルト
6b 車輪取付フランジのインナー側の基部
7、7’ 保持器
8、9 シール
10、27、35b、38 肩部
11、11’、11” 切欠き部
11a、11b エッジ部
12 硬化層
13、13’、13a 外側転走面の終端
14 外側転走面の接線
16a セレーション
20 等速自在継手
21 外側継手部材
22 凹凸部
23 継手内輪
24 ケージ
25 トルク伝達用ボール
26 マウス部
28 軸部
28a インロウ部
28b 嵌合部
29、30 エンドキャップ
35 軸状部
35a、38a 段部
36 カウンタ部
37 凹所
51 外方部材
51a、51b 外側転走面
52 肩部
53 硬化層
54 切欠き部
55 エッジ部
A〜E 硬化層の軸方向深さ
di インナー側の転動体の外径
do アウター側の転動体の外径
Da 転動体の直径
h 外側転走面の内径側の終端の溝底からの高さ
H 肩部の内径面の溝底からの高さ
PCDi インナー側の転動体のピッチ円直径
PCDo アウター側の転動体のピッチ円直径
R1 外側転走面の終端の角部の曲率半径
R2 切欠き部のエッジ部の角部の曲率半径
Ra 外側転走面の曲率半径
α 外側転走面の接線と肩部の内径面で作る角度
θ 切欠き部の傾斜角
1, 15, 18, 32, 39 Inner members 2, 17, 31, 33, 40 Outer members 2a, 31a, 33a, 40a Outer rolling surface 2b Car body mounting flange 3, 3 'Rolling bodies 4, 16, 19 , 34, 41 Hub wheel 4a, 5a, 21a, 34a, 41a Inner rolling surface 4b Small-diameter stepped portion 4c Clamping portion 5 Inner ring 6 Wheel mounting flange 6a Hub bolt 6b Base portion 7, 7 'on the inner side of the wheel mounting flange 8, 9 Seal 10, 27, 35b, 38 Shoulder 11, 11 ', 11 "Notch 11a, 11b Edge 12 Hardened layer 13, 13', 13a End of outer rolling surface 14 Tangent of outer rolling surface 16a Serration 20 Constant velocity universal joint 21 Outer joint member 22 Uneven portion 23 Joint inner ring 24 Cage 25 Torque transmission ball 26 Mouse portion 28 Shaft portion 28a Inrow portion 28b Fitting portions 29, 30 Decap 35 Axial part 35a, 38a Step part 36 Counter part 37 Recess 51 Outer member 51a, 51b Outer rolling surface 52 Shoulder part 53 Hardened layer 54 Notch part 55 Edge parts A to E Axial depth of hardened layer Di The outer diameter of the inner side rolling element do The outer diameter Da of the outer side rolling element Da The diameter of the rolling element h The height from the groove bottom at the inner diameter side of the outer rolling surface H The groove bottom of the inner diameter surface of the shoulder Height from PCDi Pitch circle diameter of the inner side rolling element PCDo Pitch circle diameter of the outer side rolling element R1 Curvature radius of the end of the outer rolling surface R2 Curvature radius of the corner of the notch edge Ra Radius of curvature of outer raceway α Angle formed by tangent of outer raceway and inner diameter of shoulder θ Angle of notch
Claims (10)
外周に前記複列の外側転走面に対向する複列の内側転走面が形成された内方部材と、
この内方部材と前記外方部材の両転走面間に保持器を介して転動自在に収容された複列の転動体とを備えた車輪用軸受装置において、
前記外方部材の複列の外側転走面間に円筒状の肩部が形成され、前記転動体が転動する当該外側転走面の終端から前記肩部にかけてテーパ面に形成されると共に、前記外側転走面の終端と前記テーパ面のエッジ部の角部が所定の曲率半径R1、R2からなる円弧状に形成され、前記終端側の曲率半径R1が前記テーパ面のエッジ部の曲率半径R2よりも大きく(R1>R2)設定されると共に、
前記テーパ面の傾斜角が、前記外側転走面の終端位置での当該外側転走面の接線と前記肩部の内径面で作る角度よりも小さく、30°〜75°の範囲に設定され、
前記複列の外側転走面に所定の硬化層が形成され、研削面とされていることを特徴とする車輪用軸受装置。 An outer member in which a double row outer rolling surface is integrally formed on the inner periphery;
An inner member in which a double row inner rolling surface facing the outer row rolling surface of the double row is formed on the outer periphery;
In a wheel bearing device comprising a double-row rolling element that is accommodated so as to roll freely between both rolling surfaces of the inner member and the outer member via a cage,
A cylindrical shoulder is formed between the outer rolling surfaces of the double row of the outer member, and a tapered surface is formed from the end of the outer rolling surface where the rolling element rolls to the shoulder. The end of the outer rolling surface and the corner of the edge of the tapered surface are formed in an arc shape having predetermined curvature radii R1 and R2, and the curvature radius R1 on the end side is the radius of curvature of the edge of the tapered surface. It is set larger than R2 (R1> R2),
The inclination angle of the tapered surface is smaller than the angle formed by the tangent line of the outer rolling surface at the terminal position of the outer rolling surface and the inner diameter surface of the shoulder, and is set in a range of 30 ° to 75 °.
A wheel bearing device, wherein a predetermined hardened layer is formed on the outer rolling surfaces of the double row to form a ground surface .
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