JP2005273870A - Rolling bearing device for vehicle wheel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主として自動車の非駆動輪を回転自在に支持する車輪用転がり軸受装置に関する。 The present invention mainly relates to a wheel rolling bearing device that rotatably supports a non-drive wheel of an automobile.
車輪用転がり軸受装置では、例えば外輪の軌道周辺に、高周波焼き入れにより硬化層が形成されている(例えば、特許文献1参照。)。 In a wheel rolling bearing device, for example, a hardened layer is formed by induction hardening around the outer ring raceway (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、硬化層を形成するための焼き入れの結果、ワークの変形量が大きくなる。従って、所望の寸法に仕上げるためには、焼き入れ後の旋削工程が必要となる。
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、このような旋削工程を不要とする車輪用転がり軸受装置を提供することを目的とする。
However, the amount of deformation of the workpiece increases as a result of quenching to form the hardened layer. Therefore, a turning process after quenching is required to finish the desired dimension.
In view of the conventional problems as described above, an object of the present invention is to provide a wheel rolling bearing device that does not require such a turning process.
本発明の車輪用転がり軸受装置は、内周面に形成された熱処理硬化層に複列の軌道が設けられている外輪と、外周面に形成された熱処理硬化層に前記外輪の一方の軌道に対向する軌道が設けられている内軸と、前記内軸に嵌着され、外周面に前記外輪の他方の軌道に対向する軌道が設けられている内輪と、前記外輪の各軌道と、これらに対向する前記内軸の軌道及び前記内輪の軌道との間に装着される転動体とを備え、前記外輪及び内軸の少なくとも一方に形成された熱処理硬化層は、複列の軌道間で軸方向に途切れるように浅く狭く形成されることにより残留応力を抑制するものであることを特徴とする。
上記のような車輪用転がり軸受装置では、複列の軌道間で軸方向に途切れるように浅く狭く形成される熱処理硬化層により、組織変態と熱応力とによって発生する残留応力が抑制され、インロー外径寸法のばらつきが低減される。
The rolling bearing device for a wheel according to the present invention includes an outer ring in which a double-row raceway is provided on a heat-treated hardened layer formed on an inner peripheral surface, and one of the outer rings on a heat-treated hardened layer formed on an outer peripheral surface. An inner shaft provided with a facing track, an inner ring fitted on the inner shaft and provided with a track facing the other track of the outer ring on the outer peripheral surface, and each track of the outer ring, A heat treatment hardened layer formed on at least one of the outer ring and the inner shaft in the axial direction between the double-row tracks. Residual stress is suppressed by being shallow and narrow so as to be interrupted.
In the rolling bearing device for a wheel as described above, the residual stress generated by the structural transformation and the thermal stress is suppressed by the heat treatment hardened layer formed shallow and narrow so as to be interrupted in the axial direction between the double row raceways. Variation in diameter is reduced.
上記車輪用転がり軸受装置において、軸方向に途切れる部分の寸法は、4.0mm以上であることが好ましい。
この場合、残留応力を確実に抑制することができる。
In the wheel rolling bearing device, the dimension of the portion interrupted in the axial direction is preferably 4.0 mm or more.
In this case, the residual stress can be reliably suppressed.
本発明の車輪用転がり軸受装置によれば、複列の軌道間で軸方向に途切れるように浅く狭く形成される熱処理硬化層により残留応力が抑制され、インロー外径寸法のばらつきが低減されるので、このような熱処理硬化層が形成された外輪や内軸については、その後の旋削工程を不要とすることができる。 According to the rolling bearing device for a wheel of the present invention, the residual stress is suppressed by the heat treatment hardened layer formed shallow and narrow so as to be interrupted in the axial direction between the double row raceways, and the variation in the outside diameter of the spigot is reduced. The outer ring and the inner shaft on which such a heat treatment hardened layer is formed can eliminate the need for a subsequent turning process.
図1は、本発明の一実施形態による車輪用転がり軸受装置(以下、転がり軸受装置という。)の断面図である。この転がり軸受装置1は、複列アンギュラ玉軸受タイプのものであり、外輪2と、内軸3と、内輪4と、複数の玉からなる転動体5,6と、これらの転動体5,6をそれぞれ保持する保持器7,8と、外輪2と内軸3との隙間に設けられたシール9と、内軸2に螺着されたナット10とを備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a wheel rolling bearing device (hereinafter referred to as a rolling bearing device) according to an embodiment of the present invention. This rolling bearing
上記外輪2は、車体側に固定される固定輪であり、その内周側には、複列の軌道2a,2bが形成されている。一方、回転輪は、内軸3及び内輪4である。内軸3の、軌道2aに対向する箇所には、軌道3aが形成されている。また、内輪4の、軌道2bに対向する箇所には、軌道4bが形成されている。
The
上記内軸3は、右側に、車輪取付用のフランジ部3bを備えている。フランジ部3bには車輪を固定するための4本のボルト11が固定されている。また、内軸3の左端部には、ねじ部3cが形成されている。内輪4は、内軸3の左端近傍に形成された小径部3dの外周に嵌着され、ねじ部3cに螺着されるナット10を締め付けることにより、内軸3に固定されている。
The
上記外輪2の軌道2a,2bを含む内周面、内軸3の軌道3aを含む外周面、及び、内輪4を嵌着させる内軸3の外周面には、それぞれ高周波焼き入れにより熱処理硬化層が形成される。そこで、熱処理硬化層の層の深さや範囲、及び加熱条件を変化させて、外輪2について、熱処理硬化層hの主な寸法を調べた結果を、下記の表1及び図2に示す。表1の(a)〜(d)が図2の(a)〜(d)にそれぞれ対応している。(a)〜(d)において、軌道2a,2bの接触角方向における熱処理硬化層hとして狙った深さdo及び熱処理後に測定した深さdmは、それぞれ以下の通りとなっている。なお、従来より、dmの値は2〜5mmとされており、(a)はこの下限を下回る浅めを狙った参考データである。
(a) do=2mm未満の浅め、dm=1.9mm
(b) do=2.0mm、dm=2.0,2.2mm
(c) do=2.5mm、dm=2.4,2.5mm
(d) do=3.5mm、dm=3.4,3.5mm
また、上記dmの値の他、その他の各部の熱処理硬化層hの主要な寸法を図中に示す。
Heat treatment hardening layers are applied to the inner peripheral surface including the
(A) shallower than do = 2 mm, dm = 1.9 mm
(B) do = 2.0 mm, dm = 2.0, 2.2 mm
(C) do = 2.5 mm, dm = 2.4, 2.5 mm
(D) do = 3.5 mm, dm = 3.4, 3.5 mm
In addition to the value of dm, the main dimensions of the heat-treated and hardened layer h in other parts are shown in the drawing.
図2及び表1において、(a)は浅めの狙いであるが、(b)〜(d)と比較すると加熱のエネルギー(電流の2乗に比例)が小さく、その代わりに加熱時間は長目に設定されている。この結果、(a)は、複列の軌道2a,2b間の軸方向において熱処理硬化層hがつながっている。一方、(b)〜(d)は、(a)と比較すると加熱のエネルギーが大きく、かつ、加熱時間は短めに設定されている。すなわち、高出力によって、より短時間で迅速に焼き入れする設定である。この結果、複列の軌道2a,2b間で軸方向に熱処理硬化層hが途切れ、不連続になっている。
In FIG. 2 and Table 1, (a) is a shallow aim, but compared with (b) to (d), the heating energy (proportional to the square of the current) is small, and instead the heating time is longer. Is set to As a result, in (a), the heat-treated hardened layer h is connected in the axial direction between the double-
表1における最下欄に、外輪2のインロー外径寸法D1(図1)のばらつき及びその評価を記載している。外輪2のインロー外径寸法D1のばらつきは、規格では54μm以下とされており、(a)は不適であるが、(b)〜(d)は規格値を下回る良好な結果となっている。また、(b)及び(c)に関しては、規格値の1/2という高レベルな目標から見た評価も良好である。これは、複列の軌道間で軸方向に熱処理硬化層hが途切れるように浅く狭く形成されることによって、残留応力(変態応力、熱応力)が抑制された結果であると解される。また、(a)は浅め狙いにもかかわらず、熱処理硬化層hが途切れていないために、残留応力が十分に抑制されなかったものと解される。すなわち、熱処理硬化層hが途切れるように浅く狭く焼き入れをすることが残留応力の抑制に寄与するが、単に浅くしても熱処理硬化層hがつながっていれば残留応力の抑制に寄与せず、インロー外径寸法D1のばらつきが大きくなる。
In the bottom column of Table 1, the variation in the outer diameter D1 (FIG. 1) of the
また、(b)〜(d)においては、狙う深さがこの順に深くなるので、加熱時間もそれに応じて長くなり、その結果、(d)の場合には、(b),(c)に比べて、熱処理硬化層hの途切れている部分の軸方向寸法Xが小さくなっている。(d)よりさらに深くすると、熱処理硬化層hが途切れている状態が確実に確保されにくくなる。従って、軌道の接触角方向における熱処理硬化層は、複列の軌道間で軸方向に途切れるように2.0〜3.5mmで浅く狭く形成され、これにより残留応力を抑制するものであることが好ましい。 Further, in (b) to (d), the target depth becomes deeper in this order, so that the heating time becomes longer accordingly, and as a result, in the case of (d), (b) and (c) In comparison, the axial dimension X of the portion where the heat treatment cured layer h is interrupted is small. When the depth is further deeper than (d), it is difficult to reliably ensure that the heat-treated cured layer h is disconnected. Accordingly, the heat-treated hardened layer in the contact angle direction of the track is formed to be shallow and narrow at 2.0 to 3.5 mm so as to be interrupted in the axial direction between the double-row tracks, thereby suppressing the residual stress. preferable.
同様に、内軸3について、インロー外径寸法D2(図1)のばらつき及びフランジ部3bの倒れの評価結果を表2及び図3に示す。表2の(a)〜(c)が図3の(a)〜(c)にそれぞれ対応している。なお、熱処理の条件については省略する。
Similarly, with respect to the
表2及び図3より、規格値ベースの評価はいずれも良好であるが、規格値の1/2の高レベルな目標から見た評価では、(c)のみが良好となる。(a)と(c)とは軌道3aの接触角方向の熱処理硬化層hの深さはほぼ同じであるが、インロー外径寸法D2のばらつきやフランジ部3bの倒れの数値は大きく異なっている。これは、外輪2の場合と同様に、複列の軌道(他方の軌道は内輪4の軌道4bに対応する軸方向の位置とする。)間で軸方向に熱処理硬化層hが途切れるように浅く狭く形成されることによって、残留応力が抑制された結果であると解される。また、(b)は(a)や(c)よりも浅め狙いにもかかわらず、熱処理硬化層hが途切れていないために、残留応力が十分に抑制されなかったものと解される。
From Table 2 and FIG. 3, the standard value-based evaluation is good, but only (c) is good in the evaluation viewed from a high level target that is ½ of the standard value. (A) and (c) are substantially the same in the depth of the heat-treated hardened layer h in the contact angle direction of the
以上のように、外輪2、内軸3のいずれの場合も、熱処理硬化層hが途切れるように浅く狭く焼き入れをすることが残留応力の抑制に寄与するが、単に浅くしても熱処理硬化層hがつながっていれば残留応力の抑制に寄与せず、インロー外径寸法D1,D2のばらつきやフランジ部3bの倒れが大きくなる。すなわち、熱処理硬化層hが途切れるように浅く狭く焼き入れをして残留応力を抑制し、インロー外径寸法D1,D2のばらつきやフランジ部3bの倒れを低減することにより、外輪2及び内軸3の双方について、その後の旋削工程を不要とすることができる。
また、残留応力を確実に抑制するため、熱処理硬化層hの途切れている部分の軸方向寸法Xは、外輪2については図2の(b)〜(d)における下限値以上、具体的には4.0mm以上が適切である。これは、内軸3についてもほぼ同一である。
As described above, in both cases of the
Moreover, in order to suppress residual stress reliably, the axial direction dimension X of the part where the heat treatment hardened layer h is interrupted is equal to or greater than the lower limit value in FIGS. 4.0 mm or more is appropriate. This is substantially the same for the
なお、上記のように複列軌道間で軸方向に途切れる熱処理硬化層は、外輪2及び内軸3の双方について形成されることが好ましいが、いずれか一方にのみこのような熱処理硬化層を形成し、他方は従来通りとしても、一方の旋削工程が省略できる点で工程削減の効果は得られる。
In addition, it is preferable that the heat treatment hardened layer interrupted in the axial direction between the double-row tracks as described above is formed on both the
1 車輪用転がり軸受装置
2 外輪
2a,2b 軌道
3 内軸
3a 軌道
4 内輪
4b 軌道
5,6 転動体
h 熱処理硬化層
DESCRIPTION OF
Claims (2)
外周面に形成された熱処理硬化層に前記外輪の一方の軌道に対向する軌道が設けられている内軸と、
前記内軸に嵌着され、外周面に前記外輪の他方の軌道に対向する軌道が設けられている内輪と、
前記外輪の各軌道と、これらに対向する前記内軸の軌道及び前記内輪の軌道との間に装着される転動体とを備え、
前記外輪及び内軸の少なくとも一方に形成された熱処理硬化層は、複列の軌道間で軸方向に途切れるように浅く狭く形成されることにより残留応力を抑制するものであることを特徴とする車輪用転がり軸受装置。 An outer ring in which a double-row track is provided in the heat-treated hardened layer formed on the inner peripheral surface;
An inner shaft provided with a track facing one of the tracks of the outer ring in the heat-treated hardened layer formed on the outer peripheral surface;
An inner ring fitted to the inner shaft and provided with a track on the outer peripheral surface facing the other track of the outer ring;
A rolling element mounted between each track of the outer ring and the track of the inner shaft and the track of the inner ring opposed to each track;
The heat-treated hardened layer formed on at least one of the outer ring and the inner shaft is formed to be shallow and narrow so as to be interrupted in the axial direction between the double-row tracks so as to suppress residual stress. Rolling bearing device.
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