WO2009101777A1 - 車輪用軸受装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a bearing device for a wheel that has been improved in strength for passenger cars, freight cars, and the like.
- the inner member is a rotation-side member and the outer member is a fixed-side member. Since it is provided, the required strength is secured by using medium carbon steel such as S53C as the material of the outer member.
- medium carbon steel such as S53C
- the raceway surface of the outer member is subjected to high-frequency heat treatment so as to have a required hardness as a rolling part, but the other parts are not subjected to heat treatment and are used as raw materials. The reason is that when the entire outer member is cured, the tensile strength is improved, but the deformation (elongation) is weak and may break.
- the outer member of the conventional wheel bearing device described above has a lower number of repeated fatigues than the inner member that is the rotation side member, and therefore has a higher resistance to fatigue against low load / high cycle fatigue. Emphasis was placed on the load-bearing capacity against low-cycle plastic deformation.
- the wheel bearing device is also required to be reduced in weight, and the wheel bearing device that has been reduced in size is required to have the same function as before.
- the car may slip for some reason while it is running, and the wheel (tire, wheel) may collide with the curb. At this time, a load in the axial direction is shockedly applied to the wheel bearing device, and a moment load is applied.
- the vehicle slips when the road surface is wet due to rain or when the road surface freezes and becomes slippery.
- the road surface is frozen, the atmospheric temperature is low, and if the car slips and collides with the curb at the start of running after it is parked outdoors, the wheel bearing device is cold and an impact load is applied. It becomes. Examples of destruction when an impact load is applied to the wheel bearing device include a case where the wheel bearing device is broken brittlely and a case where it is broken ductively.
- the energy that can be absorbed is low and the toughness is low.
- the energy that can be absorbed is high and the toughness is high.
- the transition temperature is high, the material has low toughness even at high temperatures.
- the transition temperature is low, it can be said that the material has high toughness even at low temperatures.
- FIG. As shown in the graph of the results of the Charpy impact test, the impact absorption energy at a low temperature ( ⁇ 40 to ⁇ 20 ° C.) is significantly lower than at normal temperature.
- An object of the present invention is to provide a wheel bearing device that is excellent in toughness of an outer member and can increase a load that causes damage to an impact load.
- a wheel bearing device is a wheel bearing device that rotatably supports a wheel with respect to a vehicle body, and an outer member that is a fixed side member having a double-row raceway surface formed on an inner periphery thereof; An inner member that is a rotation-side member formed on the outer periphery of the raceway surface facing each of the raceway surfaces, and a double row rolling element interposed between the opposed raceway surfaces, the outer member,
- the tempered layer has a fine pearlite layer of at least 2 mm from the surface of the outer member. This tempering is a tempering in a narrow sense and is a tempering performed by quenching and high-temperature tempering treatment.
- the toughness of the outer member in particular, the toughness at a low temperature can be improved by refining the outer member, which is a stationary member, by quenching and high-temperature tempering treatment.
- resistance to impact load can be improved. That is, it is possible to increase the load that causes damage to the impact load.
- the outer member is made of fine pearlite having excellent surface toughness even if the carbon steel has poor hardenability. Toughness can be increased.
- a flange for mounting a vehicle body is provided on the outer periphery of the outer member, and the flange may have a female screw hole for bolting to the vehicle body from the inboard side. Even when such a female screw hole is provided, excellent resistance to an impact load can be obtained by tempering the outer member.
- a flange for mounting a vehicle body is provided on the outer periphery of the outer member, and the flange is a bolt insertion hole for bolting to the vehicle body from the outboard side, and a turning surface that serves as a seating surface of the vehicle body fastening bolt Alternatively, it may have a counterbored surface. Even in the case of having such a bolt insertion hole, and a seating surface that has been turned or countersunk, excellent resistance to an impact load can be obtained by refining the outer member.
- the outer member is made of medium carbon steel, or a steel material having a chemical composition corresponding to medium carbon steel, and after the hot forging, turning is performed after the tempering, and then the raceway surface of the outer member. May be cured over a predetermined depth by high-frequency heat treatment.
- the hardness of the raceway surface of the outer member may be 58 to 64 HRC, and the hardness of other portions of the outer member may be 15 to 35 HRC.
- the hardness of the portion other than the raceway surface of the outer member is preferably in the range of 20 to 30 HRC. It is preferably 20 to 25 HRC.
- the rolling element may be a ball or a tapered roller.
- the wheel bearing device may be for driving wheel support or driven wheel support.
- the wheel bearing device of this embodiment is a double-row angular contact ball bearing type classified into the third generation for automobiles, and is an inner ring rotating type and for driving wheel support.
- the side closer to the outer side in the vehicle width direction of the vehicle when attached to the vehicle is referred to as the outboard side, and the side closer to the center of the vehicle is referred to as the inboard side.
- the wheel bearing device has an outer member 1 having a double row raceway surface 3 formed on the inner periphery, and a raceway surface 4 facing each of the raceway surfaces 3 on the outer periphery.
- the rolling elements 5 are formed of balls and are held by the cage 6 for each row.
- the raceway surfaces 3 and 4 have a circular arc shape in cross section, and the raceway surfaces 3 and 4 are formed so that the contact angles are back to back. Both ends of the bearing space between the outer member 1 and the inner member 2 are respectively sealed by seals 7 and 8 serving as sealing devices.
- the outer member 1 is a fixed side member, and has a flange 1a for mounting a vehicle body attached to a knuckle 60 in a suspension device (not shown) of the vehicle body on the outer periphery, and the whole is an integral part. .
- the flange 1a is provided with bolt insertion holes 14 for mounting the vehicle body at a plurality of locations in the circumferential direction.
- a knuckle bolt 61 which is a vehicle body fastening bolt inserted into the bolt insertion hole 14 from the outboard side, is inserted into the female screw hole 60a of the knuckle 60. And the flange 1a is bolted to the knuckle 60.
- the inner member 2 is a rotating side member, and includes a hub wheel 9 having a hub flange 9a for wheel mounting, and an inner ring 10 fitted to the outer periphery of the end portion on the inboard side of the shaft portion 9b of the hub wheel 9. And become.
- the hub ring 9 and the inner ring 10 are formed with the raceway surfaces 4 of the respective rows.
- An inner ring fitting surface 12 having a small diameter with a step is provided on the outer periphery of the inboard side end of the hub wheel 9, and the inner ring 10 is fitted to the inner ring fitting surface 12.
- a through hole 11 is provided at the center of the hub wheel 9.
- the stem portion 63a of the outer ring 63 of the constant velocity joint 62 is inserted into the through-hole 11, and the inner member 2 is sandwiched between the stepped surface around the proximal end of the stem portion 63a and the nut 64 that is screwed to the distal end.
- the hub flange 9a is provided with press-fit holes 16 for hub bolts 15 at a plurality of locations in the circumferential direction.
- a cylindrical pilot portion 13 for guiding the brake rotor 40 and a wheel (not shown) protrudes toward the outboard side. With the guidance of the pilot portion 13, the brake rotor 40 and the wheel are overlapped on the hub flange 9 a and fixed with the hub bolt 15.
- a structure other than fine pearlite which is a tempered structure, is not mixed.
- a high-frequency heat treatment is performed on the raceway surface 3 of the outer member 1 over a predetermined depth required, whereby a hardened layer 3a having a predetermined depth is formed on the raceway surface 3.
- the hardness of the hardened layer 3a of the raceway surface 3 is set to 58 to 64 HRC, and the hardness of other portions of the outer member 1 is set to 15 to 35 HRC.
- the hardness of the outer member 1 other than the raceway surface 3 is preferably in the range of 20 to 30 HRC. Further, it is preferably 20 to 25 HRC.
- the outer member 1 that is the fixed member is tempered by quenching and high-temperature tempering treatment, so that the toughness of the outer member 1, particularly the toughness at low temperatures can be improved. it can.
- resistance to impact load can be improved. That is, it is possible to increase a load that causes damage due to an impact load.
- the entire wheel bearing device travels away from the vehicle body even if an impact load is applied to the wheel bearing device. It is possible to prevent it from becoming impossible, or a wheel that has come off from rolling and hitting another object.
- FIGS. 3 and 4 show a second embodiment of the present invention.
- a caulking portion 9ba for caulking and fixing the inner ring 10 is formed on the inboard side end of the shaft portion 9b of the hub wheel 9. is doing.
- the female screw holes 14A for mounting the vehicle body are provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the flange 1a for mounting the vehicle body of the outer member 1, and are inserted into the bolt insertion holes 60b of the knuckle 60 from the inboard side.
- the flange 1a is bolted to the knuckle 60 by screwing the knuckle bolt 61, which is a vehicle body fastening bolt, into the female screw hole 14A of the flange 1a.
- the hub flange 9a is provided with bolt insertion holes 16A for hub bolts at a plurality of locations in the circumferential direction.
- FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention.
- the flange 1a is bolted to the knuckle by screwing a knuckle bolt that is provided and is inserted into the knuckle bolt insertion hole from the inboard side into the female screw hole 14A of the flange 1a.
- Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIGS.
- FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention.
- the wheel bearing device of this embodiment is a double-row angular contact ball bearing type classified as the fourth generation, and is an inner ring rotating type and for driving wheel support.
- the inner member 2 includes a hub wheel 9 and an outer ring 63 of a constant velocity joint 62 that is inserted into and fitted into the through-hole 11. Are provided on the stem portions of the hub wheel 9 and the constant velocity joint outer ring 63, respectively.
- the hub wheel 9 is coupled to the constant velocity joint outer ring 63 by expanding and caulking the stem portion having a hollow shaft shape of the constant velocity joint outer ring 63.
- the inboard-side seal 8 is interposed between the inner diameter surface of the outer member 1 and the outer diameter surface of the constant velocity joint outer ring 63.
- Female screw holes 14A for mounting the vehicle body are provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the flange 1a for mounting the vehicle body of the outer member 1, and knuckle bolts that are vehicle body fastening bolts inserted through the bolt insertion holes of the knuckle from the inboard side.
- the flange 1a is bolted to the knuckle by screwing into the female screw hole 14A of the flange 1a.
- Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIGS.
- FIG. 7 shows a fifth embodiment of the present invention.
- the wheel bearing device of this embodiment is a double-row angular contact ball bearing type classified as a second generation, and is an inner ring rotating type and for driving wheel support.
- the inner member 2 which is a rotation side member includes a hub wheel 9 and two rows of individual inner rings 10A and 10B which are axially arranged on the outer periphery of the shaft portion 9b of the hub wheel 9 and fitted in a press-fitted state. It becomes.
- the raceway surfaces 4 of each row are formed on the outer circumferences of these two rows of inner rings 10A, 10B.
- Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIGS.
- FIG. 8 shows a sixth embodiment of the present invention.
- the wheel bearing device of this embodiment is a double-row tapered roller bearing type classified as a second generation, and is an inner ring rotating type and supporting a driving wheel. This wheel bearing device is obtained by replacing the ball as the rolling element 5 with a tapered roller in the fifth embodiment of FIG.
- the flange 1a for mounting the vehicle body of the outer member 1 is provided with a bolt insertion hole 14 for bolting from the outboard side to the knuckle, but the side surface of the flange 1a facing the outboard side Is formed with a turning surface 1aa serving as a seating surface of the knuckle bolt.
- the portion that becomes the seating surface may be a countersinking surface. Countersinking is a kind of cutting process.
- illustration of the constant velocity joint outer ring 63 in FIG. 7 is omitted, but the other configuration is the same as that of the fifth embodiment of FIG.
- FIG. 9 shows a seventh embodiment of the present invention.
- a caulking portion 9 ba for caulking and fixing the inner rings 10 ⁇ / b> A and 10 ⁇ / b> B is formed at the inboard side end of the shaft portion 9 b of the hub wheel 9.
- body screw holes 14A for mounting the vehicle body are provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the flange 1a for mounting the vehicle body of the outer member 1, and the vehicle body is fastened through the bolt insertion holes of the knuckle from the inboard side.
- FIG. 10 shows an eighth embodiment of the present invention.
- the wheel bearing device of this embodiment is a double row angular contact ball bearing type classified as a third generation, and is an inner ring rotating type and for supporting a driven wheel.
- the inner member 2 which is a rotation side member is composed of a hub wheel 9 having a wheel mounting flange 9a and an inner ring 10 fitted on the outer periphery of the inboard side end of the shaft portion 9b of the hub wheel 9.
- a caulking portion 9ba for caulking and fixing the inner ring 10 is formed on the inboard side end of the shaft portion 9b.
- the hub wheel 9 is solid, has no through hole 11 as in the second embodiment of FIG. 3, and the constant velocity joint outer ring is not connected to the wheel bearing device.
- Other configurations are the same as those of the second embodiment shown in FIGS.
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Abstract
衝撃荷重に対する耐性を向上させることができる車輪用軸受装置を提供する。内周に複列の軌道面3が形成された固定側部材である外方部材1と、前記各軌道面3に対向する軌道面4が外周に形成された回転側部材である内方部材2と、これら対向する軌道面3、4の間に介在した複列の転動体5とを備える車輪用軸受装置に適用される。前記外方部材1を、焼入れおよび高温焼戻し処理により調質し、表面から少なくとも2mmまでの層を微細パーライトとする。
Description
本願は2008年2月13日出願の特願2008-031847の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本出願の一部をなすものとして引用する。
この発明は、乗用車用や貨物車用などの高強度化を図った車輪用軸受装置に関する。
従来の第2世代型や第3世代型の車輪用軸受装置において、内方部材を回転側部材とし外方部材を固定側部材としたものでは、外方部材の外周に車体取付用のフランジが設けられているため、外方部材の材料としてS53Cなどの中炭素鋼を使用することで必要な強度を確保している。外方部材の軌道面は、転動部として必要な硬度とするために高周波熱処理が施されるが、それ以外の部分は特に熱処理されることなく、生材のままで使用される。その理由は、外方部材全体を硬化させると引張強度は向上するものの、変形(伸び)に対しては弱く破断することがあるからである。
また、上記した従来の車輪用軸受装置の外方部材では、回転側部材である内方部材と比較して繰り返し疲労の回数が少ないため、低荷重・高サイクルである疲労に対する耐強度よりも高荷重・低サイクルである塑性変形に対する耐力に重点が置かれていた。
また、上記した従来の車輪用軸受装置の外方部材では、回転側部材である内方部材と比較して繰り返し疲労の回数が少ないため、低荷重・高サイクルである疲労に対する耐強度よりも高荷重・低サイクルである塑性変形に対する耐力に重点が置かれていた。
しかし、車両を軽量化するために、車輪用軸受装置にも軽量化の要求があり、小型となった車輪用軸受装置において従来と同等の機能が要求される。車輪用軸受装置の外方部材についても同様であり、前記車体取付用のフランジの小型化などで軽量化(小体積化)されることが多い。
このような要請に応えるものとして、回転側部材(ハブ輪や、第2世代型の車輪用軸受装置における外輪回転タイプの外方部材)におけるパイロット部の付け根部を高周波熱処理で硬化させたり、回転側部材の全体を調質することで、旋回走行時における高応力部位の疲労強度の向上を図ったものも提案されている(例えば特許文献1~3)。
特開2005-308152号公報
特開2006-291250号公報
特開2004-314820号公報
自動車が走行中に何らかの原因でスリップし、縁石に車輪(タイヤ、ホイール)が衝突することがある。この時、車輪用軸受装置には、アキシアル方向の荷重が衝撃的に負荷され、モーメント荷重が掛かる。車両がスリップするときは、雨で路面が濡れているときや、路面が凍結し滑りやすくなっているときである。路面が凍結しているときは大気温も低く、車が屋外で駐車された後の走り始めでスリップし縁石に衝突すると、車輪用軸受装置も冷えた状態で衝撃的な荷重が負荷されることとなる。
車輪用軸受装置に衝撃的な荷重が負荷された場合の破壊例として、脆性的に破壊される場合と、延性的に破壊される場合とがある。脆性的な破壊の場合は、吸収できるエネルギーが低く、靱性が低い。延性的な破壊の場合は、吸収できるエネルギーが高く、靱性が高い。一般には、鋼材にシャルピー衝撃試験を行なった際に、脆性破面と延性破面が50%ずつとなる遷移温度があり、低温ほど吸収できるエネルギーが低い(脆性破壊)。遷移温度が高い場合、高温となっても靱性が低い材料ということになる。一方、遷移温度が低ければ、低温となっても靱性の高い材料といえる。
車輪用軸受装置に衝撃的な荷重が負荷された場合の破壊例として、脆性的に破壊される場合と、延性的に破壊される場合とがある。脆性的な破壊の場合は、吸収できるエネルギーが低く、靱性が低い。延性的な破壊の場合は、吸収できるエネルギーが高く、靱性が高い。一般には、鋼材にシャルピー衝撃試験を行なった際に、脆性破面と延性破面が50%ずつとなる遷移温度があり、低温ほど吸収できるエネルギーが低い(脆性破壊)。遷移温度が高い場合、高温となっても靱性が低い材料ということになる。一方、遷移温度が低ければ、低温となっても靱性の高い材料といえる。
上記した従来の車輪用軸受装置の場合のように、外方部材の材料として炭素鋼を使用し、高周波熱処理した軌道面以外の部分を特に熱処理せず鍛造のままの組織で使用すると、図11にシャルピー衝撃試験の結果をグラフで示すように、低温(-40~-20℃)での衝撃吸収エネルギーが常温時よりも大きく低下してしまうことになる。具体的な吸収エネルギーの測定数値の数例を以下に示し、さらにより詳しい測定値を表1に示す。
20℃ …35~40J/cm2 〔N=6平均:37.0J/cm2 〕
-20℃ …9~30J/cm2 〔N=6平均:20.8J/cm2 〕
-40℃ …8~21J/cm2 〔N=6平均:15.8J/cm2 〕
20℃ …35~40J/cm2 〔N=6平均:37.0J/cm2 〕
-20℃ …9~30J/cm2 〔N=6平均:20.8J/cm2 〕
-40℃ …8~21J/cm2 〔N=6平均:15.8J/cm2 〕
なお、このシャルピー衝撃試験での諸条件は、以下の通りである。
・2mm/Uノッチ
・熱間鍛造後の組織を模す目的で、S53Cの熱間圧延のままのバー材を1050℃/1hr保持後に放冷した。
・試験片はφ60のバー材の1/4D部から作製(試験片の長手方向がバー材の圧延方向)
・材料はS53Cであるが2種類ある(試験片は各n=3ずつ、鋼材メーカー違い)
・2mm/Uノッチ
・熱間鍛造後の組織を模す目的で、S53Cの熱間圧延のままのバー材を1050℃/1hr保持後に放冷した。
・試験片はφ60のバー材の1/4D部から作製(試験片の長手方向がバー材の圧延方向)
・材料はS53Cであるが2種類ある(試験片は各n=3ずつ、鋼材メーカー違い)
前記シャルピー衝撃試験の結果から、上記した従来の車輪用軸受装置では、冷えた状態で衝撃荷重を受けると、鍛造のままの組織である外方部材が、低温で靱性が低下した状態で衝撃荷重を受けることとなり、小型軽量化された車体取付用のフランジが損傷し車輪用軸受装置ごと外れてしまう可能性がある。
この発明の目的は、外方部材の靱性に優れ、衝撃荷重に対して損傷を生じる荷重を高めることができる車輪用軸受装置を提供することである。
この発明の車輪用軸受装置は、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置であって、内周に複列の軌道面が形成された固定側部材である外方部材と、前記各軌道面に対向する軌道面が外周に形成された回転側部材である内方部材と、これら対向する軌道面の間に介在した複列の転動体とを備え、前記外方部材は、調質されて、前記外方部材の表面から少なくとも2mmまでの層が微細パーライトにされている。この調質は、狭義の調質であり、焼入れおよび高温焼戻し処理により行った調質である。
このように、固定側部材である外方部材を、焼入れおよび高温焼戻し処理により調質することにより、外方部材の靱性、特に低温時の靱性を高めることができる。その結果、衝撃荷重に対する耐性を向上させることができる。すなわち、衝撃荷重に対して損傷を生じる荷重を高めることができる。これにより、車両がスリップして、車両側面から車輪部分が縁石に衝撃的にぶつかるような場合に、衝撃荷重が車輪用軸受装置に負荷されても、車輪用軸受装置が丸ごと車体から外れて走行不能となることや、外れた車輪などが転がって他の物にぶつかることを防止できる。また、前記外方部材の表面から少なくとも2mmまでの層が微細パーライトにされた組織であるから、焼入性の悪い炭素鋼であっても、表面の靭性に優れた微細パーライトにより、外方部材の靭性を高めることができる。
このように、固定側部材である外方部材を、焼入れおよび高温焼戻し処理により調質することにより、外方部材の靱性、特に低温時の靱性を高めることができる。その結果、衝撃荷重に対する耐性を向上させることができる。すなわち、衝撃荷重に対して損傷を生じる荷重を高めることができる。これにより、車両がスリップして、車両側面から車輪部分が縁石に衝撃的にぶつかるような場合に、衝撃荷重が車輪用軸受装置に負荷されても、車輪用軸受装置が丸ごと車体から外れて走行不能となることや、外れた車輪などが転がって他の物にぶつかることを防止できる。また、前記外方部材の表面から少なくとも2mmまでの層が微細パーライトにされた組織であるから、焼入性の悪い炭素鋼であっても、表面の靭性に優れた微細パーライトにより、外方部材の靭性を高めることができる。
この発明において、前記外方部材の外周に車体取付用のフランジが設けられ、このフランジはインボード側から車体にボルト止めするための雌ねじ孔を有するものとしても良い。このような雌ねじ孔を有する場合も、外方部材の調質により、衝撃荷重に対する優れた耐性が得られる。
この発明において、前記外方部材の外周に車体取付用のフランジが設けられ、このフランジはアウトボード側から車体にボルト止めするためのボルト挿通孔と、車体締結ボルトの座面となる旋削加工面または座繰り加工面を有するものとしても良い。このようなボルト挿通孔、および旋削加工や座繰り加工された座面を有する場合も、外方部材の調質により、衝撃荷重に対する優れた耐性が得られる。
この発明において、前記外方部材は中炭素鋼、または中炭素鋼に相当する化学成分の鋼材からなり、熱間鍛造後に前記調質についで旋削が行なわれてから、外方部材の前記軌道面が高周波熱処理により所定深さにわたって硬化されていても良い。
この発明において、前記外方部材の軌道面の硬度が58~64HRCであり、外方部材の他の部位の硬度が15~35HRCであっても良い。
製品としての外方部材の引張強度と耐衝撃性と旋削加工性を両立させるためには、外方部材の軌道面以外の部位の硬度は、20~30HRCの範囲とするのが好ましく、さらには20~25HRCとするのが好ましい。
製品としての外方部材の引張強度と耐衝撃性と旋削加工性を両立させるためには、外方部材の軌道面以外の部位の硬度は、20~30HRCの範囲とするのが好ましく、さらには20~25HRCとするのが好ましい。
この発明において、前記転動体はボールであっても円錐ころであっても良い。
この発明において、前記車輪用軸受装置は駆動輪支持用であっても従動輪支持用であっても良い。
この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明からより明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきでない。この発明の範囲は添付のクレームによって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の部品番号は、同一部分を示す。
この発明の第1実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
同車輪用軸受装置における外方部材の半部拡大断面図である。
この発明の第2実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
同車輪用軸受装置における外方部材の半部拡大断面図である。
この発明の第3実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
この発明の第4実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
この発明の第5実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
この発明の第6実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
この発明の第7実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
この発明の第8実施形態にかかる車輪用軸受装置の断面図である。
生材のシャルピー衝撃試験結果を示すグラフである。
1 外方部材
1a 車体取付用のフランジ
1aa 旋削加工面
2 内方部材
3、4 軌道面
3a 硬化層
5 転動体
14 ボルト挿通孔
14A 雌ねじ孔
61 ナックルボルト(車体締結ボルト)
1a 車体取付用のフランジ
1aa 旋削加工面
2 内方部材
3、4 軌道面
3a 硬化層
5 転動体
14 ボルト挿通孔
14A 雌ねじ孔
61 ナックルボルト(車体締結ボルト)
この発明の第1実施形態を図1および図2と共に説明する。この実施形態の車輪用軸受装置は、自動車用で、第3世代に分類される複列のアンギュラ玉軸受型であり、内輪回転タイプでかつ駆動輪支持用のものである。なお、この明細書において、車両に取付けた状態で車両の車幅方向の外側寄りとなる側をアウトボード側と呼び、車両の中央寄りとなる側をインボード側と呼ぶ。
この車輪用軸受装置は、図1に断面図で示すように、内周に複列の軌道面3を形成した外方部材1と、これら各軌道面3に対向する軌道面4を外周に形成した内方部材2と、これら外方部材1および内方部材2の軌道面3、4間に介在した複列の転動体5とで構成される。転動体5はボールからなり、各列毎に保持器6で保持されている。上記軌道面3、4は断面円弧状であり、各軌道面3、4は接触角が背面合わせとなるように形成されている。外方部材1と内方部材2との間の軸受空間の両端は、密封装置となるシール7、8によってそれぞれ密封されている。
この車輪用軸受装置は、図1に断面図で示すように、内周に複列の軌道面3を形成した外方部材1と、これら各軌道面3に対向する軌道面4を外周に形成した内方部材2と、これら外方部材1および内方部材2の軌道面3、4間に介在した複列の転動体5とで構成される。転動体5はボールからなり、各列毎に保持器6で保持されている。上記軌道面3、4は断面円弧状であり、各軌道面3、4は接触角が背面合わせとなるように形成されている。外方部材1と内方部材2との間の軸受空間の両端は、密封装置となるシール7、8によってそれぞれ密封されている。
外方部材1は固定側部材となるものであって、車体の懸架装置(図示せず)におけるナックル60に取付ける車体取付用のフランジ1aを外周に有し、全体が一体の部品とされている。フランジ1aには、周方向の複数箇所に車体取付用のボルト挿通孔14が設けられ、アウトボード側から前記ボルト挿通孔14に挿通した車体締結ボルトであるナックルボルト61をナックル60の雌ねじ孔60aに螺合することにより、フランジ1aがナックル60にボルト止めされる。
内方部材2は回転側部材となるものであって、車輪取付用のハブフランジ9aを有するハブ輪9と、このハブ輪9の軸部9bのインボード側端の外周に嵌合した内輪10とでなる。これらハブ輪9および内輪10に、前記各列の軌道面4が形成されている。ハブ輪9のインボード側端の外周には段差を持って小径となる内輪嵌合面12が設けられ、この内輪嵌合面12に内輪10が嵌合している。ハブ輪9の中心には貫通孔11が設けられている。この貫通孔11に、等速ジョイント62の外輪63のステム部63aを挿通し、ステム部63aの基端周辺の段面と先端に螺合するナット64との間で内方部材2を挟み込むことで、車輪用軸受装置と等速ジョイント62とを連結している。ハブフランジ9aには、周方向複数箇所にハブボルト15の圧入孔16が設けられている。ハブ輪9のハブフランジ9aの根元部付近には、ブレーキロータ40とホイール(図示せず)を案内する円筒状のパイロット部13がアウトボード側に突出している。このパイロット部13の案内により、前記ハブフランジ9aにブレーキロータ40とホイールとを重ね、ハブボルト15で固定する。
内方部材2は回転側部材となるものであって、車輪取付用のハブフランジ9aを有するハブ輪9と、このハブ輪9の軸部9bのインボード側端の外周に嵌合した内輪10とでなる。これらハブ輪9および内輪10に、前記各列の軌道面4が形成されている。ハブ輪9のインボード側端の外周には段差を持って小径となる内輪嵌合面12が設けられ、この内輪嵌合面12に内輪10が嵌合している。ハブ輪9の中心には貫通孔11が設けられている。この貫通孔11に、等速ジョイント62の外輪63のステム部63aを挿通し、ステム部63aの基端周辺の段面と先端に螺合するナット64との間で内方部材2を挟み込むことで、車輪用軸受装置と等速ジョイント62とを連結している。ハブフランジ9aには、周方向複数箇所にハブボルト15の圧入孔16が設けられている。ハブ輪9のハブフランジ9aの根元部付近には、ブレーキロータ40とホイール(図示せず)を案内する円筒状のパイロット部13がアウトボード側に突出している。このパイロット部13の案内により、前記ハブフランジ9aにブレーキロータ40とホイールとを重ね、ハブボルト15で固定する。
前記外方部材1はS53Cなどの中炭素鋼(C=0.45~0.80wt%、好ましくは0.50~0.65wt%)、または中炭素鋼に相当する化学成分の鋼材からなり、焼入れと高温焼戻し処理により調質されている。この調質は熱間鍛造後に行なわれ、その後に旋削が行なわれる。前記調質により、製品とされた外方部材1の表面から少なくとも2mmまでの深さの層は、十分に焼きを入れられて完全なマンテルサイトにされた後に、高温焼き戻しによって微細パーライトにされた組織とされている。言い換えると、製品となった外方部材1の表面から少なくとも2mmまでの深さの層には、調質組織である微細パーライト以外の組織が混在していない。
前記旋削加工の後で、外方部材1の軌道面3には必要とされる所定深さにわたって高周波熱処理が行なわれ、これにより軌道面3に所定深さの硬化層3aが形成されている。この軌道面3の硬化層3aの硬度は58~64HRCとされ、外方部材1のその他の部位の硬度は15~35HRCとされる。製品としての外方部材1の引張強度と耐衝撃性と旋削加工性を両立させるためには、外方部材1の軌道面3以外の部位の硬度は、20~30HRCの範囲とするのが好ましく、さらには20~25HRCとするのが好ましい。
前記旋削加工の後で、外方部材1の軌道面3には必要とされる所定深さにわたって高周波熱処理が行なわれ、これにより軌道面3に所定深さの硬化層3aが形成されている。この軌道面3の硬化層3aの硬度は58~64HRCとされ、外方部材1のその他の部位の硬度は15~35HRCとされる。製品としての外方部材1の引張強度と耐衝撃性と旋削加工性を両立させるためには、外方部材1の軌道面3以外の部位の硬度は、20~30HRCの範囲とするのが好ましく、さらには20~25HRCとするのが好ましい。
この構成の車輪用軸受装置によると、固定側部材である外方部材1を、焼入れおよび高温焼戻し処理により調質しているので、外方部材1の靱性、特に低温時の靱性を高めることができる。その結果、衝撃荷重に対する耐性を向上させることができる。すなわち、衝撃荷重で損傷を生じる荷重を大きくできる。これにより、車両がスリップして、車両側面から車輪部分が縁石に衝撃的にぶつかるような場合に、衝撃荷重が車輪用軸受装置に負荷されても、車輪用軸受装置が丸ごと車体から外れて走行不能となることや、外れた車輪などが転がって他の物にぶつかることを防止できる。
図3および図4は、この発明の第2実施形態を示す。この実施形態では、図1および図2に示した第1実施形態の車輪用軸受装置において、ハブ輪9の軸部9bのインボード側端に内輪10を加締固定する加締部9baを形成している。この加締部9baと共に、等速ジョイント62の外輪63のステム部63a先端に螺合するナット64と、等速ジョイント62のカップ部との間で内方部材2を挟み込こむことにより、車輪用軸受装置と等速ジョイント62とを連結する。
また、この実施形態では、外方部材1の車体取付用のフランジ1aの周方向の複数箇所に車体取付用の雌ねじ孔14Aが設けられ、インボード側からナックル60のボルト挿通孔60bに挿通した車体締結ボルトであるナックルボルト61を前記フランジ1aの雌ねじ孔14Aに螺合することにより、フランジ1aがナックル60にボルト止めされる。ハブフランジ9aには、周方向複数箇所にハブボルトのボルト挿通孔16Aが設けられている。アウトボード側から前記ボルト挿通孔16Aにハブボルトを螺合することにより、前記ハブフランジ9aに重ねたブレーキロータ40とホイールとをハブフランジ9aに固定する。その他の構成は、図1および図2に示す第1実施形態の場合と略同様である。
また、この実施形態では、外方部材1の車体取付用のフランジ1aの周方向の複数箇所に車体取付用の雌ねじ孔14Aが設けられ、インボード側からナックル60のボルト挿通孔60bに挿通した車体締結ボルトであるナックルボルト61を前記フランジ1aの雌ねじ孔14Aに螺合することにより、フランジ1aがナックル60にボルト止めされる。ハブフランジ9aには、周方向複数箇所にハブボルトのボルト挿通孔16Aが設けられている。アウトボード側から前記ボルト挿通孔16Aにハブボルトを螺合することにより、前記ハブフランジ9aに重ねたブレーキロータ40とホイールとをハブフランジ9aに固定する。その他の構成は、図1および図2に示す第1実施形態の場合と略同様である。
図5は、この発明の第3実施形態を示す。この実施形態では、図1および図2に示した第1実施形態の車輪用軸受装置において、外方部材1の車体取付用のフランジ1aの周方向の複数箇所に車体取付用の雌ねじ孔14Aが設けられ、インボード側からナックルのボルト挿通孔に挿通した車体締結ボルトであるナックルボルトを前記フランジ1aの雌ねじ孔14Aに螺合することにより、フランジ1aがナックルにボルト止めされる。その他の構成は、図1および図2に示す第1実施形態の場合と略同様である。
図6は、この発明の第4実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置は、第4世代に分類される複列のアンギュラ玉軸受型であり、内輪回転タイプでかつ駆動輪支持用のものである。内方部材2は、ハブ輪9と、その貫通孔11に挿入されて嵌合する等速ジョイント62の外輪63とからなり、外方部材1の軌道面3に対向する複列の軌道面4が、ハブ輪9および等速ジョイント外輪63のステム部にそれぞれに設けられている。ハブ輪9は、等速ジョイント外輪63の中空軸状としたステム部の拡径加締によって等速ジョイント外輪63と結合されている。また、インボード側のシール8は、外方部材1の内径面と等速ジョイント外輪63の外径面との間に介在させている。外方部材1の車体取付用のフランジ1aの周方向の複数箇所には車体取付用の雌ねじ孔14Aが設けられ、インボード側からナックルのボルト挿通孔に挿通した車体締結ボルトであるナックルボルトを前記フランジ1aの雌ねじ孔14Aに螺合することにより、フランジ1aがナックルにボルト止めされる。その他の構成は、図1および図2に示す第1実施形態の場合と略同様である。
図7は、この発明の第5実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置は、第2世代に分類される複列のアンギュラ玉軸受型であり、内輪回転タイプでかつ駆動輪支持用のものである。回転側部材である内方部材2は、ハブ輪9と、このハブ輪9の軸部9bの外周に、軸方向に並べてそれぞれ圧入状態に嵌合させた2列の個々の内輪10A、10Bとでなる。これら2列の内輪10A、10Bの外周に、各列の軌道面4が形成されている。その他の構成は、図1および図2の第1実施形態の場合と略同様である。
図8は、この発明の第6実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置は、第2世代に分類される複列の円錐ころ軸受型であり、内輪回転タイプでかつ駆動輪支持用のものである。この車輪用軸受装置は、図7の第5実施形態において、転動体5であるボールを円錐ころに置き換えたものである。また、この実施形態でも、外方部材1の車体取付用のフランジ1aにはアウトボード側からナックルにボルト止めするためのボルト挿通孔14が設けられるが、そのフランジ1aのアウトボード側を向く側面には、ナックルボルトの座面となる旋削加工面1aaが形成されている。旋削加工面1aaに代えて、上記座面となる部分を座繰り加工面としても良い。座繰り加工は切削加工の一種である。図8では、図7における等速ジョイント外輪63の図示を省略しているが、その他の構成は図7の第5実施形態の場合と同様である。
図9は、この発明の第7実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置は、図8の第6実施形態において、ハブ輪9の軸部9bのインボード側端に内輪10A、10Bを加締固定する加締部9baを形成している。また、この実施形態では、外方部材1の車体取付用のフランジ1aの周方向の複数箇所に車体取付用の雌ねじ孔14Aが設けられ、インボード側からナックルのボルト挿通孔に挿通した車体締結ボルトであるナックルボルトを前記フランジ1aの雌ねじ孔14Aに螺合することにより、フランジ1aがナックルにボルト止めされる。その他の構成は、図8に示す第6実施形態の場合と略同様である。
図10は、この発明の第8実施形態を示す。この実施形態の車輪用軸受装置は、第3世代に分類される複列のアンギュラ玉軸受型であり、内輪回転タイプでかつ従動輪支持用のものである。回転側部材である内方部材2は、車輪取付用フランジ9aを有するハブ輪9と、このハブ輪9の軸部9bのインボード側端の外周に嵌合した内輪10とでなり、ハブ輪9の軸部9bのインボード側端に内輪10を加締固定する加締部9baを形成している。ハブ輪9は中実状のものであって、図3の第2実施形態の場合のような貫通孔11がなく、車輪用軸受装置には等速ジョイント外輪が連結されない。その他の構成は図3および図4に示した第2実施形態の場合と同様である。
以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施例を説明したが、当業者であれば、本件明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更および修正を容易に想定するであろう。
したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
したがって、そのような変更および修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
Claims (7)
- 車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置であって、
内周に複列の軌道面が形成された固定側部材である外方部材と、
前記各軌道面に対向する軌道面が外周に形成された回転側部材である内方部材と、
これら対向する軌道面の間に介在した複列の転動体とを備え、
前記外方部材は、焼入れおよび高温焼戻し処理により調質されて、前記外方部材の表面から少なくとも2mmまでの層が微細パーライトにされた車輪用軸受装置。 - 請求項1において、前記外方部材の外周に車体取付用のフランジが設けられ、このフランジはインボード側から車体にボルト止めするための雌ねじ孔を有する車輪用軸受装置。
- 請求項1において、前記外方部材の外周に車体取付用のフランジが設けられ、このフランジはアウトボード側から車体にボルト止めするためのボルト挿通孔と、車体締結ボルトの座面となる旋削加工面または座繰り加工面を有する車輪用軸受装置。
- 請求項1において、前記外方部材は中炭素鋼、または中炭素鋼に相当する化学成分の鋼材からなり、熱間鍛造後に前記調質についで旋削が行なわれてから、外方部材の前記軌道面が高周波熱処理により所定深さにわたって硬化された車輪用軸受装置。
- 請求項4において、前記外方部材の軌道面の硬度が58~64HRCであり、外方部材の他の部位の硬度が15~35HRCである車輪用軸受装置。
- 請求項1において、前記転動体がボールである車輪用軸受装置。
- 請求項1において、前記転動体が円錐ころである車輪用軸受装置。
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