JP5983107B2 - Rolling bearing unit for wheel support and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
この発明は、自動車の車輪、及び、ブレーキディスク、ブレーキドラム等の制動用回転部材を懸架装置に対して回転自在に支持する為に利用する、車輪支持用転がり軸受ユニット及びその製造方法の改良に関する。具体的には、前記車輪及び制動用回転部材を結合固定する為、回転側軌道輪（ハブ）の外周面に形成した回転側フランジの厚さを小さく抑えても、この回転側フランジ部分の強度及び剛性を確保できて、信頼性及び耐久性を確保しつつ小型・軽量化を可能にできる、車輪支持用転がり軸受ユニット及びその製造方法を実現するものである。 The present invention relates to an improvement in a rolling bearing unit for supporting a wheel and a method for manufacturing the same, which is used for rotatably supporting a vehicle wheel and a braking rotary member such as a brake disk and a brake drum with respect to a suspension device. . Specifically, since the wheel and the braking rotating member are coupled and fixed, even if the thickness of the rotating flange formed on the outer peripheral surface of the rotating raceway (hub) is kept small, the strength of the rotating flange portion is reduced. In addition, the present invention realizes a wheel bearing rolling bearing unit and a method for manufacturing the same, which can secure rigidity and ensure reliability and durability and can be reduced in size and weight.
自動車の車輪及びブレーキディスク等の制動用回転部材を懸架装置に対して回転自在に支持する為に、例えば特許文献１に記載されている様な、各種構造の車輪支持用転がり軸受ユニットが広く使用されている。この様な車輪支持用転がり軸受ユニットとして一般的に、図４〜５に示す様な内輪回転型のものが使用されている。 In order to rotatably support braking rotating members such as automobile wheels and brake discs with respect to a suspension device, various types of wheel supporting rolling bearing units such as those described in Patent Document 1 are widely used. Has been. As such a wheel-supporting rolling bearing unit, an inner ring rotating type as shown in FIGS. 4 to 5 is generally used.
先ず、図４に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１は、従動輪（ＦＲ車及びＭＲ車の前輪、ＦＦ車の後輪）用のもので、静止側軌道輪である外輪２と、ハブ３と、複数個の転動体４、４とを備える。このうちの外輪２は、内周面の軸方向２箇所位置に複列の外輪軌道５ａ、５ｂを、外周面の軸方向内端寄り部分（軸方向に関して「内」とは、自動車への組み付け状態で車両の幅方向中央側を言い、各図の右側。反対に、車両の幅方向外側となる、各図の左側を、軸方向に関して「外」と言う。本明細書全体で同じ。）に静止側フランジ６を、それぞれ有する。又、前記ハブ３は、外周面の軸方向外端寄り部分に回転側フランジ７を、同じく軸方向中間部乃至内端寄り部分の軸方向２箇所位置に複列の内輪軌道８ａ、８ｂを、それぞれ有する。そして、これら両内輪軌道８ａ、８ｂと前記両外輪軌道５ａ、５ｂとの間に前記各転動体４、４を、両列毎に複数個ずつ配置して、前記外輪２の内径側での前記ハブ３の回転を可能としている。
First, the wheel-supporting rolling bearing unit 1 shown in FIG. 4 is for a driven wheel (the front wheel of an FR vehicle and an MR vehicle, the rear wheel of an FF vehicle). And a plurality of rolling elements 4 and 4. Of these, the outer ring 2 has two rows of
又、図５に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１ａは、駆動輪（ＦＲ車及びＭＲ車の後輪、ＦＦ車の前輪、４ＷＤ車の全車輪）用のものである。この図５に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１ａの場合には、ハブ３ａの径方向中心部に、使用時に駆動軸をスプライン係合させる為のスプライン孔９を、軸方向に亙って形成している。その他の部分の基本構成は、上述の図４に示した車輪支持用転がり軸受ユニット１の場合とほぼ同様である。
尚、上述した各車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａの場合には、前記各転動体４、４として玉を使用しているが、重量の嵩む車両用の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、転動体として円すいころを使用する場合もある。
Further, the wheel bearing rolling bearing unit 1a shown in FIG. 5 is for driving wheels (the rear wheels of FR and MR vehicles, the front wheels of FF vehicles, and all wheels of 4WD vehicles). In the case of the wheel-supporting rolling bearing unit 1a shown in FIG. 5, a spline hole 9 is formed in the axial center of the
In the case of the rolling bearing units 1 and 1a for supporting the wheels described above, balls are used as the rolling elements 4 and 4. However, in the case of the rolling bearing units for supporting the wheels for heavy vehicles, May use a tapered roller as a rolling element.
上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａを自動車に組み付けるには、外輪２の外周面に形成した静止側フランジ６をナックル等の懸架装置の構成部品にねじ止め固定する事により、前記外輪２を懸架装置に支持する。又、前記ハブ３、３ａの外周面に形成した回転側フランジ７に車輪及び制動用回転部材を結合固定する。この結果、これら車輪及び制動用回転部材を懸架装置に対し、回転自在に支持する事ができる。
In order to assemble the wheel bearing rolling bearing units 1 and 1a as described above to the automobile, the
何れの構造の場合でも、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａを組み込んだ自動車の旋回走行時には、前記車輪の接地面を入力部として、前記回転側フランジ７に大きなモーメントが加わる。この様なモーメントに拘わらず、この回転側フランジ７の基端部（内径側端部）と前記ハブ３、３ａの外周面との連続部等に、亀裂等の損傷が発生するのを防止する為には、前記回転側フランジ７の強度及び剛性を確保すべく、この回転側フランジ７の厚さ寸法を大きくする等の対策が必要になる。但し、この回転側フランジ７の厚さ寸法を大きくする事は、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａの重量増大に結び付く。所謂ばね下荷重になる、この車輪支持用転がり軸受ユニット１、１ａの重量が少しでも増大する事は、乗り心地や走行安定性を中心とする走行性能を悪化させる原因となる為、好ましくない。
In any structure, when the automobile incorporating the wheel supporting rolling bearing units 1 and 1a turns, a large moment is applied to the
これに対して、特許文献２〜４には、ハブの外周面に設けた回転側フランジの基端部に、熱処理による、或いは加工硬化による硬化層を形成して、この回転側フランジの基端部とハブの外周面との連続部等の強度及び剛性を向上させる技術が記載されている。この様な特許文献２〜４に記載された技術によれば、前記回転側フランジの厚さ寸法の増大を抑えつつ、この回転側フランジの強度及び剛性の向上を図れる。但し、より条件が厳しくなった場合、即ち、この回転側フランジの肉厚をより低減したり、或いは重量が嵩む自動車に組み込んで、より大きなモーメントが加わる状況下で使用する様な場合には、必ずしも十分な強度及び剛性を確保できない。又、加工硬化による方法は、前記強度及び剛性を向上させる為に要する工程が煩雑で、車輪支持用転がり軸受ユニットの製造コストが嵩んでしまう。従って、コストを抑えつつ、車輪支持用転がり軸受ユニットの小型・軽量化をより十分に確保する為には、改良が望まれる。 On the other hand, in Patent Documents 2 to 4, a hardened layer is formed by heat treatment or work hardening at the base end portion of the rotation side flange provided on the outer peripheral surface of the hub, and the base end of the rotation side flange is formed. A technique for improving the strength and rigidity of a continuous portion between the portion and the outer peripheral surface of the hub is described. According to such techniques described in Patent Documents 2 to 4, it is possible to improve the strength and rigidity of the rotating side flange while suppressing an increase in the thickness dimension of the rotating side flange. However, when the conditions become more severe, i.e., when the thickness of the rotating flange is further reduced, or when it is used in a situation where a larger moment is applied by incorporating it in a heavy vehicle, It is not always possible to secure sufficient strength and rigidity. In addition, the work hardening method requires complicated steps for improving the strength and rigidity, and increases the manufacturing cost of the wheel bearing rolling bearing unit. Therefore, an improvement is desired in order to sufficiently reduce the size and weight of the wheel-supporting rolling bearing unit while reducing costs.
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、コストを抑えつつ小型・軽量化をより十分に図れる、車輪支持用転がり軸受ユニット及びその製造方法を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention was invented to realize a wheel-supporting rolling bearing unit and a method for manufacturing the same that can more fully reduce the size and weight while reducing costs.
本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットは、ハブと、外輪と、複数個の転動体とを備える。
このうちのハブは、軸方向片面に車輪及び制動用回転体を結合固定する為の回転側フランジを、外周面の軸方向片端寄り部分に設けている。
又、前記外輪は、前記ハブの周囲に、このハブと同心に設けられている。
又、前記各転動体は、このハブの外周面に設けられた内輪軌道と、前記外輪の内周面に設けられた外輪軌道との間に、転動自在に設けられている。
そして、前記各転動体の転動に基いて、前記外輪の内径側で前記ハブを、回転自在に支持している。
A wheel-supporting rolling bearing unit that is an object of the present invention includes a hub, an outer ring, and a plurality of rolling elements.
Of these, the hub is provided with a rotation-side flange for coupling and fixing the wheel and the braking rotator on one side in the axial direction at a portion of the outer peripheral surface near one end in the axial direction .
The outer ring is provided around the hub concentrically with the hub.
Each of the rolling elements is rotatably provided between an inner ring raceway provided on the outer peripheral surface of the hub and an outer ring raceway provided on the inner peripheral surface of the outer ring.
And based on the rolling of each said rolling element, the said hub is rotatably supported by the internal diameter side of the said outer ring | wheel.
特に、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニット及びその製造方法の場合には、前記ハブを、Ｃを０．５質量％以上含有する鋼製とする。
そして、前記ハブの外周面のうちで、前記回転側フランジの軸方向両面のうち前記軸方向片面に対して軸方向反対側の面である軸方向他面側に隣接する部分から、この回転側フランジの軸方向他面の基端寄り部分に掛けての範囲に、硬度がＨｖ６００〜８００である焼き戻しマルテンサイト層（以下、「高硬度マルテンサイト層」とする）を存在させる。この為に、この範囲に高周波焼き入れ処理を施す。
又、前記回転側フランジの軸方向他面で、前記高硬度マルテンサイト層の周囲部分に、硬度がＨｖ２００〜４００である焼き戻しマルテンサイト層（以下「低硬度マルテンサイト層」とする）を全周に亙って存在させる。この為に、前記周囲部分に、高周波焼き入れ処理及び高周波焼き戻し処理を施す。
更に、前記ハブの残部を、硬度がＨｖ１５０〜３００であるフェライトパーライト層とする。
又、本発明を実施する場合に、好ましくは、請求項２及び請求項５に記載した発明の様に、前記硬度がＨｖ２００〜４００である焼き戻しマルテンサイト層を、前記硬度がＨｖ６００〜８００である焼き戻しマルテンサイト層と連続した状態で存在させる。
In particular, in the case of the rolling bearing unit for supporting a wheel and the manufacturing method thereof according to the present invention, the hub is made of steel containing 0.5% by mass or more of C.
Then, among the outer peripheral surface of the hub, from the portion adjacent to the axially other side is the surface of the axially opposite side with respect to the axial direction one side of the axial both sides of the rotation-side flange, the rotation-side A tempered martensite layer having a hardness of Hv 600 to 800 (hereinafter referred to as “high hardness martensite layer”) is present in a range of the flange near the base end portion on the other surface in the axial direction . For this purpose, an induction hardening process is performed in this range.
Further, in the axial direction the other surface of the rotary side flange, the peripheral portion of the high-hardness martensitic layer, tempered martensite layer hardness of Hv200~400 (hereinafter referred to as "low-hardness martensitic layer") All Make it exist around the lap . For this purpose, an induction hardening process and an induction tempering process are performed on the surrounding portion.
Further, the remaining part of the hub is a ferrite pearlite layer having a hardness of Hv 150 to 300.
Moreover, when implementing this invention, Preferably, like the invention described in claim 2 and claim 5, the tempered martensite layer having a hardness of Hv200 to 400 is used, and the hardness is Hv600 to 800. It exists in a continuous state with a certain tempered martensite layer.
上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット及びその製造方法を実施する場合に好ましくは、前記ハブを、Ｃを０．５〜０．６５質量％、Ｍｎを０．３〜１．０質量％、Ｓｉを０．１〜１．０質量％、Ｃｒを０．０１〜０．５質量％含有する鋼製とする。
又、前記低硬度マルテンサイト層を存在させる部分である、前記高硬度マルテンサイト層の周囲部分を、具体的には、請求項３、６に記載した発明の様に、前記回転側フランジに形成した通孔又はねじ孔よりも径方向内側の部分とする。即ち、この回転側フランジの径方向外寄り部分の円周方向等間隔複数箇所には、それぞれこの回転側フランジに対し車輪及び制動用回転体を結合固定する為に使用するスタッドの基端部を内嵌する為の通孔、又は、ボルトの先端部を螺合させる為のねじ孔が設けられている。前記低硬度マルテンサイト層は、前記回転側フランジの径方向に関して、前記各通孔又は前記各ねじ孔の内接円よりも径方向内側に存在させる。
Preferably when performing a wheel support rolling bearing unit, such as described above and a method of manufacturing the same, the previous SL hub, 0.5 to 0.65 wt% of C, and Mn 0.3 to 1.0 mass% , Made of steel containing 0.1 to 1.0% by mass of Si and 0.01 to 0.5% by mass of Cr.
Further, the peripheral portion of the high-hardness martensite layer, which is the portion where the low-hardness martensite layer is present, is specifically formed on the rotating side flange as in the inventions described in
上述の様な本発明によれば、コストを抑えつつ小型・軽量化をより十分に図れる車輪支持用転がり軸受ユニットを実現できる。この理由に就いて、以下に説明する。
前述した様に、車輪支持用転がり軸受ユニットを組み込んだ自動車の旋回走行時には、前記車輪の接地面を入力部として、回転側フランジに大きなモーメントが加わる。この回転側フランジの基端部（内径側端部）とハブの外周面との連続部には、前記モーメントに拘らず、この連続部に曲がり等の塑性変形が発生しない様にすべく、高硬度マルテンサイト層を存在させる必要がある。但し、この高硬度マルテンサイト層は、変形し難い反面、靭性が乏しい。従って、必要とする信頼性及び耐久性を確保する為には、前記回転側フランジの厚さ寸法を或る程度確保する必要があり、小型・軽量化を図り難い。
According to the present invention as described above, it is possible to realize a wheel bearing rolling bearing unit that can sufficiently reduce size and weight while suppressing cost. The reason will be described below.
As described above, when an automobile incorporating a wheel-supporting rolling bearing unit is turned, a large moment is applied to the rotation-side flange using the ground contact surface of the wheel as an input unit. Regardless of the moment, the continuous portion between the base end portion (inner diameter side end portion) of the rotation side flange and the outer peripheral surface of the hub has a high height so that no plastic deformation such as bending occurs in the continuous portion. It is necessary to have a hardness martensite layer. However, this high-hardness martensite layer is difficult to deform, but has poor toughness. Therefore, in order to ensure the required reliability and durability, it is necessary to secure a certain thickness dimension of the rotation side flange, and it is difficult to reduce the size and weight.
これに対して、本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、前記高硬度マルテンサイト層の周囲に低硬度マルテンサイト層を、全周に亙り存在させているので、この高硬度マルテンサイト層に発生する応力を緩和できる。即ち、前記モーメントは前記回転側フランジに対し、この回転側フランジと車輪との結合部である、複数の通孔又はねじ孔部分から入力される。前記低硬度マルテンサイト層は、これら通孔又はねじ孔と前記高硬度マルテンサイト層との間に存在しており、且つ、この高硬度マルテンサイト層に比べて変形し易い。この為、前記通孔又はねじ孔部分から入力されたモーメントのうちのかなりの部分は、前記低硬度マルテンサイト層を変形させる為に消費される。この低硬度マルテンサイト層は、優れた耐遅れ破壊特性及び耐衝撃特性を有する。この為、前記ハブの使用環境を考慮すれば、高硬度マルテンサイト層に比べて、前記フランジ部に、亀裂等の損傷が発生する事を著しく抑制できる。この為、前記回転側フランジの厚さ寸法を小さくしても、この回転側フランジに亀裂等の重大な損傷を発生し難くできて、前記ハブを含む、車輪支持用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を図り易くなる。 On the other hand, in the case of the rolling bearing unit for supporting a wheel of the present invention, a low-hardness martensite layer is provided around the entire circumference of the high-hardness martensite layer. Stress generated in the layer can be relaxed. That is, the moment is input to the rotation-side flange from a plurality of through holes or screw hole portions that are connecting portions between the rotation-side flange and the wheel. The low-hardness martensite layer exists between these through-holes or screw holes and the high-hardness martensite layer, and is more easily deformed than the high-hardness martensite layer. For this reason, a considerable part of the moment inputted from the through hole or screw hole portion is consumed for deforming the low hardness martensite layer. This low-hardness martensite layer has excellent delayed fracture resistance and impact resistance. For this reason, when the use environment of the hub is taken into consideration, it is possible to remarkably suppress the occurrence of damage such as a crack in the flange portion as compared with the high-hardness martensite layer. For this reason, even if the thickness of the rotating flange is reduced, it is difficult to cause serious damage such as cracks on the rotating flange, and the wheel bearing rolling bearing unit including the hub is small and lightweight. It becomes easy to plan.
本発明の実施の形態の１例に就いて、図１〜３により説明する。本例の車輪支持用転がり軸受ユニット１ｂは、ハブ３ｂと、外輪２と、複数個の転動体４、４とを備える。
このうちのハブ３ｂは、ハブ本体１０と内輪１１とを結合固定して成る。このうちのハブ本体１０は、Ｓ５５Ｃの如き、Ｃを０．５質量％以上含有する機械構造用炭素鋼（ＪＩＳ Ｇ ４０５１、中炭素鋼）製の素材に、熱間鍛造等の塑性加工を施して中間素材とした後、この中間素材に、仕上の為の切削加工、熱処理、研削加工を施して成る。又、前記内輪１１は、ＳＵＪ２の如き高炭素クロム軸受鋼（ＪＩＳ Ｇ ４８０５）製で、必要とする塑性加工、切削加工、熱処理、研削加工を施して成る。
An example of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The wheel-supporting rolling bearing unit 1b of this example includes a hub 3b, an outer ring 2, and a plurality of rolling elements 4, 4.
Of these, the hub 3b is formed by coupling and fixing the
前記ハブ本体１０の外周面には、軸方向外端部側から順番に、回転側フランジ７と、内輪軌道８ａと、小径段部１２とを設けている。このうちの回転側フランジ７は、軸方向外側面に車輪及び制動用回転体を結合固定する為のもので、単一のピッチ円上の円周方向等間隔複数箇所に、それぞれ通孔１３を形成している。前記車輪支持用転がり軸受ユニット１ｂの組立を完了した状態でこれら各通孔１３には、前記車輪及び制動用回転体を結合固定する為のスタッド１４の基端部を、セレーション係合により、圧入固定する。又、前記内輪軌道８ａは、前記回転側フランジ７よりも少し軸方向内側に寄った、前記ハブ本体１０の軸方向中間部に形成している。又、前記小径段部１２は、このハブ本体１０の軸方向内端部に形成している。この小径段部１２の軸方向外端部と前記ハブ本体１０の軸方向中間部との間には、段差面１５を設けている。更に、このハブ本体１０の軸方向内端部内側に凹孔１６を、このハブ本体１０の軸方向内端面に開口する状態で形成し、このハブ本体１０の軸方向内端部に円筒状部１７を設けている。
On the outer peripheral surface of the
上述の様なハブ本体１０のうち、前記小径段部１２の軸方向外半部から前記回転側フランジ７の基端部（径方向内端部）の軸方向内側面に掛けての部分には、高周波焼き入れ処理を施す事により、硬度がＨｖ６００〜８００である焼き戻しマルテンサイト層（高硬度マルテンサイト層）１８を存在させている。この高硬度マルテンサイト層１８のうち、前記小径段部１２の軸方向外半部に存在する部分は、前記内輪１１に加わるラジアル荷重を支承すると共に、この嵌合部の磨耗を抑える為に必要である。又、前記段差面１８と前記内輪軌道８ａとの間部分は、前記ハブ本体１０の曲げ強度及び曲げ剛性を確保する為に必要である。又、前記内輪軌道８ａ部分は、この内輪軌道８ａの転がり疲れ寿命を確保する為に必要である。更に前記回転側フランジ７の基端部の軸方向内側面部分は、この回転側フランジ７のモーメント強度及びモーメント剛性を確保する為に必要である。
In the
又、前記高硬度マルテンサイト層１８の周囲に位置する、前記回転側フランジ７の軸方向内側面の径方向中間部に、高周波焼き入れ処理及び高周波焼き戻し処理を施す事により、本発明の特徴部分である、硬度がＨｖ２００〜４００の焼き戻しマルテンサイト層（低硬度マルテンサイト層）１９を存在させている。尚、より好ましくは、この低硬度マルテンサイト層１９の硬度を、Ｈｖ３００〜４００とする。
In addition, a high-frequency quenching process and a high-frequency tempering process are performed on a radial intermediate portion of the inner side surface in the axial direction of the rotation-
この低硬度マルテンサイト層１９を形成する、前記回転側フランジ７の径方向位置は、前記高硬度マルテンサイト層１８の周囲部分（この高硬度マルテンサイト層１８よりも径方向外側部分）で、前記回転側フランジ７に形成した各通孔１３よりも径方向内側とする。即ち、この回転側フランジ７の径方向に関して、前記低硬度マルテンサイト層１９を、前記高硬度マルテンサイト層１８よりも外側で、前記各通孔１３の内接円よりも内側に存在させる。前記低硬度マルテンサイト層１９がこの範囲に存在する限り、本発明による作用・効果を得られる。従って、これら両マルテンサイト層１８、１９は、図３の（Ａ）に示す様に互いに連続していても、或いは（Ｂ）に示す様に離隔していても良い。但し、前記低硬度マルテンサイト層１９を前記高硬度マルテンサイト層１８に近い部分（前記回転側フランジ７の径方向に関して内側）に設ける程、本発明による作用・効果を十分に得られる。
The radial position of the rotation-
更に、前記ハブ本体１０のうちで、前記高硬度、低硬度、両マルテンサイト層１８、１９以外の部分は、熱処理を施していない、所謂生のままの状態であり、硬度がＨｖ１５０〜３００である、フェライトパーライト層２０としている。
尚、前記高硬度、低硬度、両マルテンサイト層１８、１９の硬度は、焼き入れ温度、焼き戻し温度、焼き戻し時間を調節する事により、それぞれ所望値である、上述した範囲に規制する。これらの温度及び時間により炭素鋼の硬度を調節する技術は、従来から広く知られている為、具体的な温度及び時間は省略する。
Further, in the
The high hardness, low hardness, and hardness of both martensite layers 18 and 19 are regulated to the above-described ranges, which are desired values, respectively, by adjusting the quenching temperature, tempering temperature, and tempering time. Since the technique for adjusting the hardness of carbon steel according to these temperatures and times has been widely known, specific temperatures and times are omitted.
何れにしても、前記ハブ本体１０を構成する鋼材は、Ｃを０．５〜０．６５質量％、Ｍｎを０．３〜１．０質量％、Ｓｉを０．１〜１．０質量％、Ｃｒを０．０１〜０．５質量％含有するものを使用する。これら各元素を添加する理由、添加量をこの様な範囲に規制する理由は、それぞれ次の通りである。
Anyway, the steel material which comprises the said hub
［Ｃに関して］
Ｃは、鍛造加工後に、前記ハブ本体１０のうちのフェライトパーライト層２０の硬度を確保すると共に、焼き入れ・焼き戻し後に、前記高硬度、低硬度、両マルテンサイト層１８、１９の硬度を確保する為に添加する。
Ｃの添加量が０．５質量％未満の場合には、このうちの高硬度マルテンサイト層１８の硬度が不足して、前記内輪軌道８ａの転がり疲れ寿命の確保が難しくなる。又、熱間鍛造後に於ける、前記フェライトパーライト層２０の硬度が不足して、このフェライトパーライト層２０が多くの部分を占める、前記ハブ本体１０の疲労強度の確保が難しくなる。
これに対して、Ｃの添加量が０．６５％を超えると、熱間鍛造後に於ける、前記フェライトパーライト層２０の硬度が過大になって、仕上の為の切削加工や、前記通孔１３の形成作業が面倒になる。
そこで、Ｃの添加量を０．５〜０．６５質量％の範囲に規制する。
[Regarding C]
C ensures the hardness of the
When the amount of C added is less than 0.5% by mass, the hardness of the high-
On the other hand, if the amount of addition of C exceeds 0.65%, the hardness of the
Therefore, the amount of C added is restricted to a range of 0.5 to 0.65 mass%.
［Ｍｎに関して］
Ｍｎは、前記鋼材の焼き入れ性を向上させる為に添加する。
Ｍｎの添加量が０．３質量％未満の場合には、高周波焼き入れにより形成する、前記高硬度マルテンサイト層１８の厚さを十分に確保できず（薄くなり）、前記内輪軌道８ａ部分の転がり疲れ寿命を確保できなくなったり、前記回転側フランジ７のモーメント強度及びモーメント剛性を確保できない等の問題を生じ易くなる。
これに対して、Ｍｎの添加量が１．０質量％を超えると、前記鋼材の加工性が低下して、前記熱間鍛造に要する荷重が大きくなったり、熱間鍛造時に亀裂等の損傷が発生し易くなり、仕上の為の切削加工や、前記通孔１３の形成作業が面倒になる。
そこで、Ｍｎの添加量を、０．３〜１．０質量％の範囲に規制する。
[For Mn]
Mn is added to improve the hardenability of the steel material.
When the amount of Mn added is less than 0.3% by mass, the thickness of the high-
On the other hand, when the amount of Mn added exceeds 1.0% by mass, the workability of the steel material decreases, and the load required for the hot forging increases, or damage such as cracks occurs during hot forging. It becomes easy to generate | occur | produce and the cutting process for finishing and the formation operation | work of the said through-
Therefore, the amount of Mn added is restricted to a range of 0.3 to 1.0% by mass.
［Ｓｉに関して］
Ｓｉは、前記鋼材の焼き入れ性を向上させると共に、焼き入れ・焼き戻し後のマルテンサイト組織を強化し、特に、前記高硬度マルテンサイト層１８のうちの内輪軌道８ａ部分の転がり疲れ寿命を向上させる為に添加する。
Ｓｉの添加量が０．１質量％未満の場合には、前記マルテンサイト組織を必ずしも十分に強化できず、前記内輪軌道８ａ部分の転がり疲れ寿命の向上効果が不十分となる。
これに対して、前記Ｓｉの添加量が１．０質量％を超えると、前記鋼材の加工性が低下して、前記熱間鍛造に要する荷重が大きくなったり、熱間鍛造時に亀裂等の損傷が発生し易くなる。
そこで、前記Ｓｉの添加量を、０．１〜１．０質量％の範囲に規制する。
[For Si]
Si improves the hardenability of the steel material and strengthens the martensite structure after quenching and tempering. In particular, the rolling fatigue life of the
When the added amount of Si is less than 0.1% by mass, the martensite structure cannot be sufficiently strengthened, and the effect of improving the rolling fatigue life of the
On the other hand, when the addition amount of Si exceeds 1.0% by mass, the workability of the steel material decreases, the load required for the hot forging increases, or damage such as cracks during hot forging. Is likely to occur.
Therefore, the amount of Si added is restricted to a range of 0.1 to 1.0% by mass.
［Ｃｒに関して］
Ｃｒも、Ｓｉの場合と同様に、前記鋼材の焼き入れ性を向上させると共に、焼き入れ・焼き戻し後のマルテンサイト組織を強化し、特に、前記高硬度マルテンサイト層１８のうちの内輪軌道８ａ部分の転がり疲れ寿命を向上させる為に添加する。
Ｃｒの添加量が０．０１質量％未満の場合には、高周波焼き入れにより形成する、前記高硬度マルテンサイト層１８の厚さが不十分となり（薄くなり）、マルテンサイト組織の硬度も不十分となる為、前記内輪軌道８ａ部分の転がり疲れ寿命の向上効果が不十分となる。
これに対して、前記Ｃｒの添加量が０．５質量％を超えると、前記鋼材の加工性が低下して、前記熱間鍛造に要する荷重が大きくなったり、熱間鍛造時に亀裂等の損傷が発生し易くなり、仕上の為の切削加工や、前記通孔１３の形成作業が面倒になる。
そこで、前記Ｃｒの添加量を０．０１〜０．５質量％の範囲に規制する。
[About Cr]
Cr also improves the hardenability of the steel material as in the case of Si, and strengthens the martensite structure after quenching and tempering. In particular, the
When the addition amount of Cr is less than 0.01% by mass, the thickness of the high-
On the other hand, if the addition amount of Cr exceeds 0.5% by mass, the workability of the steel material decreases, the load required for the hot forging increases, or damage such as cracks during hot forging. Is likely to occur, and the machining for finishing and the work of forming the through-
Therefore, the amount of Cr added is restricted to a range of 0.01 to 0.5% by mass.
又、前記内輪１１は、全体を円環状とし、外周面に内輪軌道８ｂを形成したもので、全体を焼き入れしている（所謂ズブ焼きを施している）。
この様な内輪１１と上述の様なハブ本体１０とを組み合わせるには、この内輪１１をこのハブ本体１０の軸方向内端部に形成した小径段部１２に締り嵌めで外嵌した状態で、前記円筒状部１７の先端部（軸方向内端部）で前記内輪１１の軸方向内端面から突出した部分を径方向外方に塑性変形させ（かしめ拡げ）、かしめ部２１を形成する。そして、このかしめ部２１と前記段差面１５との間で前記外輪１１を軸方向両側から挟持し、前記ハブ３ｂとする。
The
In order to combine such an
そして、この様なハブ３ｂの外周面に設けた複列の内輪軌道８ａ、８ｂと、前記外輪２の内周面に設けた複列の外輪軌道５ａ、５ｂとの間に、両列毎に複数個ずつの転動体４、４を設けて、前記外輪２の内径側に前記ハブ３ｂを、回転自在に支持して、前記車輪支持用転がり軸受ユニット１ｂとする。尚、実際の場合には、前記かしめ部２１を形成して前記ハブ本体１０と前記内輪１１とを結合する作業は、これらハブ本体１０及び内輪１１を、前記外輪２の内径側に挿入した後に行う。
And between the double row
上述の様な本例の車輪支持用転がり軸受ユニット１ｂを組み込んだ自動車の旋回走行時には、前記回転側フランジ７に結合固定した車輪の接地面を入力部として、この回転側フランジ７に大きなモーメントが加わる。この回転側フランジ７に関する、このモーメントの入力部は、前記各スタッド１４の基端部を内嵌固定した、前記各通孔１３部分となる。本例の車輪支持用転がり軸受ユニット１ｂを構成する前記ハブ本体１０の回転側フランジ７の軸方向内側面で前記高硬度マルテンサイト層１８の周囲部分には、前記低硬度マルテンサイト層１９が、全周に亙って存在する。前記各通孔１３と前記高硬度マルテンサイト層１８との間に存在する、前記低硬度マルテンサイト層１９は、この高硬度マルテンサイト層１８に比べて変形し易い為、前記各通孔１３部分から入力されたモーメントのうちのかなりの部分は、前記低硬度マルテンサイト層１９を変形させる為に消費される。
When the automobile incorporating the rolling bearing unit 1b for supporting the wheel as described above is turned, a large moment is applied to the
この低硬度マルテンサイト層１９は、優れた耐遅れ破壊特性及び耐衝撃性特性を有する。この為、前記ハブ３ｂの使用環境を考慮すれば、前記高硬度マルテンサイト層１８の場合と比較して、前記回転側フランジ７部分に、亀裂等の損傷が発生する事を著しく抑制できる。この為、前記回転側フランジ７の厚さ寸法を小さくしても、この回転側フランジ７に亀裂等の重大な損傷を発生し難くできて、前記ハブ本体１０を含む、車輪支持用転がり軸受ユニット１ｂの小型・軽量化を図り易くなる。
The low
本発明の効果を確認する為に行った実験に就いて説明する。実験は、図１に示した構造を有する車輪支持用転がり軸受ユニット１ｂを使用し、低硬度マルテンサイト層１９の有無、この低硬度マルテンサイト層１９が存在する場合にはその硬度が前記車輪支持用転がり軸受ユニット１ｂの耐久性に及ぼす影響を調べた。試験条件は次の通りである。
各転動体４、４のピッチ円直径 ： ４９mm
ハブ３ｂの回転速度 ： ２００min-1
ハブ３ｂに負荷した荷重
ラジアル荷重 ： 回転側フランジ７部分に６０００Ｎ
アキシアル荷重 ： ５６００Ｎ
腐食条件 ： ２４時間毎に３０秒ずつ、濃度５％の食塩水を噴霧
耐久時間の判定条件 ： 回転側フランジ７の軸方向内側面に亀裂等の破損発生
An experiment conducted for confirming the effect of the present invention will be described. In the experiment, the wheel bearing rolling bearing unit 1b having the structure shown in FIG. 1 is used, and the presence or absence of the low-
Pitch circle diameter of each rolling element 4, 4: 49mm
Rotational speed of hub 3b: 200min -1
Load applied to hub 3b Radial load: 6000N on the
Axial load: 5600N
Corrosion conditions: Spraying 5% concentration of saline solution every 30 seconds for 30 seconds Endurance time judgment condition: Breakage such as cracks on the inner surface of the
上述の条件で行った耐久試験の結果を、次の表１に示す。
この様な実験の結果から明らかな通り、本発明によれば、優れた耐久性を有する車輪支持用転がり軸受ユニットを実現でき、必要とする耐久性が同じであれば、この車輪支持用転がり軸受ユニットの小型・軽量化を図れる。
The results of the durability test conducted under the above conditions are shown in Table 1 below.
As is apparent from the results of such experiments, according to the present invention, a wheel bearing rolling bearing unit having excellent durability can be realized, and if the required durability is the same, this wheel supporting rolling bearing is provided. The unit can be made smaller and lighter.
図示の実施の形態は、本発明を従動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットに適用した場合に就いて示した。但し、本発明は、前述の図５に示す様な、駆動輪用の車輪支持用転がり軸受ユニットに適用する事もできる。
又、図示の構造とは異なり、回転側フランジにねじ孔を形成し、車輪及び制動用回転体に形成した通孔を軸方向外側から挿通したボルトをこのねじ孔に螺合し更に締め付ける事で、前記回転側フランジに対し前記車輪及び制動用回転体を結合固定する構造も、従来から知られている。本発明は、この様な構造でも実施できる。
更に、複列の内輪軌道を、何れもハブ本体と別体の内輪の外周面に設けた構造で、本発明を実施する事もできる。
The illustrated embodiment is shown when the present invention is applied to a wheel bearing rolling bearing unit for a driven wheel. However, the present invention can also be applied to a wheel bearing rolling bearing unit for driving wheels as shown in FIG.
Also, unlike the structure shown in the figure, a screw hole is formed in the rotation side flange, and a bolt inserted through the wheel and the brake rotating body from the outside in the axial direction is screwed into this screw hole and further tightened. A structure in which the wheel and the braking rotator are coupled and fixed to the rotation-side flange is also conventionally known. The present invention can also be implemented with such a structure.
Furthermore, the present invention can also be implemented with a structure in which double row inner ring raceways are provided on the outer peripheral surface of the inner ring separate from the hub body.
１、１ａ、１ｂ 車輪支持用転がり軸受ユニット
２ 外輪
３、３ａ、３ｂ ハブ
４ 転動体
５ａ、５ｂ 外輪軌道
６ 静止側フランジ
７ 回転側フランジ
８ａ、８ｂ 内輪軌道
９ スプライン孔
１０ ハブ本体
１１ 内輪
１２ 小径段部
１３ 通孔
１４ スタッド
１５ 段差面
１６ 凹孔
１７ 円筒状部
１８ 高硬度マルテンサイト層
１９ 低硬度マルテンサイト層
２０ フェライトパーライト層
２１ かしめ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a, 1b Wheel bearing rolling bearing unit 2
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